[發(fā)明專利]一種測量不規(guī)則縫寬的傅里葉變換方法及其裝置

無效

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• 申請日: 2009-05-20
• 公開（公告）號: CN101556141A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發(fā)明（設計）人: 劉桂雄;吳俊芳
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/14;G01B11/24
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所
• 代理人: 魏殿紳

技術領域

本發(fā)明涉及一種測量不規(guī)則縫寬的傅里葉變換方法及其裝置，尤其涉及一種利用傅里葉變換處理圖像數據、測量各種不規(guī)則縫及槽的寬度的方法及裝置。

背景技術

工業(yè)生產中會遇到各種縫隙、狹縫、刻槽，需要進行寬度、間距、形狀等的測量和控制。如檢測發(fā)動機中活塞環(huán)的漏光度時，需將活塞環(huán)壓入環(huán)規(guī)，若活塞環(huán)有漏光，則活塞環(huán)外緣與環(huán)規(guī)內緣間將形成寬度不均勻的圓弧狀狹縫；在各種焊接中，常需對焊縫的寬度進行測量，以便控制焊接過程，取得最好的焊接效果；用來剝開電線外套的插線卡具有V型的卡槽間隙，為保證插線卡能正常工作，對卡槽上特定位置處的間隙有嚴格規(guī)定；細縫涂覆器是一種用于制造印刷電路板的基板處理裝置，工作時細縫涂覆器從噴嘴中噴出處理液，為保證噴出處理液的均勻性，要求噴嘴的開口間距高精度的均勻；此外，只要兩個靠近物體之間都會形成縫隙。對這些縫隙寬度、形狀等的測量對評價產品質量、控制工藝流程有重要的應用價值和實際意義。

對縫隙寬度的測量有接觸式和非接觸式兩種方法，接觸式方法采用各種量具進行測量，但需人工操作，自動化水平低，測量精度受量具精度的限制而難以提高。非接觸式方法包括多種，其中工具顯微鏡的測量精度高，但成本高、體積大、不適于工業(yè)現場使用；而利用CCD拍攝縫隙的圖像，經圖像處理獲得縫隙寬度、形狀的方法具有體積小、使用靈活、適于現場使用等優(yōu)點。

目前，通過CCD拍攝圖像并應用圖像處理技術測量縫隙的方法還可分為兩種：第一種采用背向照明，并利用衍射效應，從衍射花樣的光強分布中推導縫寬；第二種采用前向照明，組成縫隙的兩條邊緣同時成像在CCD上，由于成像系統(tǒng)的低通作用，邊緣不再清晰可辨而成為一塊模糊區(qū)，若要測量組成縫隙的兩個邊緣的間距，現有方法是首先提高CCD的分辨率，使得兩個邊緣在圖像上的模糊區(qū)相分離，再作圖像處理，完成縫寬測量，如國內專利“輥嘴間距測量方法及傳感器”(申請?zhí)?00310118466.3)就是使用放大倍數為60的鏡頭，以提高CCD及圖像的分辨率，完成測量。第一種方法存在原理誤差([1]光學衍射法細圓柱體直徑測量的不確定度，崔建文，張軍等，光電工程，2005，7：55-58)，而且成像后的縫隙不能反映實際縫隙的細節(jié)，所測結果是縫隙在一段長度內的平均寬度。第二種方法在每次測量中都要根據需要調整鏡頭的放大倍率即CCD的分辨率，并由此帶來三個弊端：①調整鏡頭的放大倍率后，為能重新得到清晰的像，必須同時調整鏡頭到被測物體間的距離，這些調整過程會延長測量時間；②調整光路需配備相應的調節(jié)機構，這必然增加測量裝置的成本和體積；③隨著鏡頭放大倍率的增加，CCD的測量視野將減小，完成全部測量的時間將隨之延長。綜上所述，現有方法、儀器都存在一定局限性，還不能很好解決狹縫，尤其是不規(guī)則縫隙的寬度、形狀等幾何尺寸的測量問題。

發(fā)明內容

為解決上述中存在的問題與缺陷，本發(fā)明提供了一種利用CCD成像并用傅里葉變換處理數據完成測量的方法及裝置，不僅實現了不規(guī)則縫隙的寬度、形狀等幾何尺寸的快速、精確測量，而且在不增加測量環(huán)節(jié)和測量元件的基礎上，保持CCD的分辨率不變，達到快速精確測量，同時避免光衍射效應的影響。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現的：

本發(fā)明所涉及的一種測量不規(guī)則縫寬的傅里葉變換方法，包括：

調整光源的位置，構成被測縫隙的物體對接收到的光源進行反射；

調整鏡頭與被測縫隙間的距離；

得到被測縫隙的整個圖像；

將采集到的圖像信息轉換為數字信息，并進行相應的存儲；

對數據進行讀??；

將讀取的數據進行相應的運算，獲得當前被測縫隙的縫寬。

本發(fā)明所涉及的一種測量不規(guī)則縫寬的傅里葉變換裝置，包括：

光源，用于照射到被測縫隙，構成被測縫隙的物體將光反射；

鏡頭和CCD，接收被測縫隙周圍物體的反射光，得到整個被測縫隙的圖像；

圖像采集和數據存儲單元，將CCD中的圖像信息轉換為數字信息，并對其數字信息進行存儲；

數據讀取單元，沿著與縫的走向相垂直的方向讀取數據，并將讀取的數據發(fā)送到傅里葉變換和處理單元；

傅里葉變換和處理單元，對讀取的數據進行相應的處理和運算，獲得被測縫隙的縫寬。

本發(fā)明提供的技術方案的有益效果是：

1、兩個條狀光源分別從兩邊斜上方照射待測縫隙，可以為多種測量對象提供均勻和亮度充足的照明；

2、在不同的測量中，不需改變CCD的分辨率，減少了測量環(huán)節(jié)、縮短了測量時間；