基于機(jī)器視覺的微小零件尺寸測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、零件尺寸測(cè)量是制造行業(yè)的基礎(chǔ)性工作，而國(guó)內(nèi)的零件尺寸測(cè)量尤其是微小零件主要是以人工手動(dòng)完成，測(cè)量精度不高，這不僅消耗了大量人力，導(dǎo)致勞動(dòng)生產(chǎn)率較低，更重要的是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的嚴(yán)重影響。因此，提高微小零件尺寸測(cè)量效率和測(cè)量精度勢(shì)在必行。而近年來機(jī)器視覺在測(cè)量領(lǐng)域的逐漸成熟為這一問題提供了有效的解決途徑。
　　本文根據(jù)機(jī)器視覺測(cè)量的相關(guān)理論和實(shí)際案例設(shè)計(jì)了機(jī)器視覺測(cè)量系統(tǒng)，典型被測(cè)對(duì)象為發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴內(nèi)孔直徑。主要工作包括測(cè)量系統(tǒng)硬

2、件設(shè)計(jì)與選型、圖像拼接與預(yù)處理算法研究、圖像邊緣檢測(cè)算法研究、數(shù)據(jù)處理方法研究和人機(jī)交互界面編制等。
　　根據(jù)噴油嘴的尺寸和系統(tǒng)測(cè)量精度要求，確定系統(tǒng)所需測(cè)量精度，并結(jié)合線陣CCD傳感器和面陣CCD傳感器的特點(diǎn)，確定了采用低分辨率面陣CCD傳感器結(jié)合圖像拼接的方案并完成了CCD傳感器選型；結(jié)合 CCD傳感器的參數(shù)和測(cè)量系統(tǒng)特點(diǎn)選擇了滿足系統(tǒng)性能要求的遠(yuǎn)心鏡頭；結(jié)合CCD傳感器的光譜響應(yīng)曲線和噴油嘴的結(jié)構(gòu)特征，選擇了環(huán)形結(jié)構(gòu)光布置的

3、紅色光源；在綜合了性能要求和軟件支持等因素后，選擇了NI公司的NI PCI-1407圖像采集卡。
　　對(duì)圖像拼接和預(yù)處理算法進(jìn)行了研究。首先結(jié)合實(shí)際使用情況和算法特點(diǎn)，選擇基于特征的SIFT算法完成了圖像配準(zhǔn)，得到了足夠準(zhǔn)確的圖像配準(zhǔn)變換矩陣；然后采用加權(quán)平均融合算法完成了圖像融合，結(jié)果表明所用圖像拼接算法準(zhǔn)確有效；用直方圖均衡化改善了拼接后圖像的灰度分布，提高了圖像的對(duì)比度；用中值濾波算法完成了圖像的降噪處理。
　　探究了

4、圖像的邊緣檢測(cè)算法和數(shù)據(jù)處理方法。采用 Canny算法完成了邊緣檢測(cè)；然后通過精確求得內(nèi)徑圓心，結(jié)合內(nèi)孔邊緣到圓心距離最短原則，完成了虛假邊緣的過濾，得到單像素內(nèi)孔邊緣；采用最小二乘法進(jìn)行圓擬合，補(bǔ)償了所缺少的邊緣像素點(diǎn)，減小了測(cè)量誤差；基于噴油嘴工作時(shí)定空燃比特性，提出了等面積內(nèi)孔直徑計(jì)算法代替最小二乘法計(jì)算內(nèi)孔直徑，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)的測(cè)量精度滿足性能要求；最后，采用LabVIEW和Matlab混合編程技術(shù)完成了人機(jī)交互界面的編輯，