[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于CCD的零件尺寸測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210586952.7
• 申請(qǐng)日: 2012-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103063159A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳蘇婷;孟浩;呂偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/24
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/24;G01B11/02;G01B11/26;G01B11/00;G06K9/62
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測(cè)量?jī)x器制造及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體指的是一種基于CCD的零件尺寸測(cè)量方法。

背景技術(shù)

近些年來(lái)，視覺(jué)化測(cè)量技術(shù)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展很快，已廣泛應(yīng)用于幾何量的尺寸測(cè)量、航空遙感測(cè)量、精密復(fù)雜零件微尺寸測(cè)量、外觀監(jiān)測(cè)、光波干涉圖、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)狀態(tài)分布圖等和圖像有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域。在理論研究方面，主要研究圖像的邊緣檢測(cè)算法。長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直在研究各種能較好實(shí)現(xiàn)邊緣檢測(cè)的方法。1965年，L.G?Roberts最早開(kāi)始系統(tǒng)的研究邊緣檢測(cè)，提出了Roberts邊緣檢測(cè)算子，隨后，在1970年左右，J.Prewitt,L?Sobel就分別提出了自己的邊緣檢測(cè)算子：Prewitt算子和Sobel算子，這些經(jīng)典的邊緣檢測(cè)算子計(jì)算比較簡(jiǎn)單，運(yùn)算速度快。1980年，Marr和Hidreth提出了一種新的邊緣檢測(cè)理論和技術(shù)，即log算子。

1986年，John?Canny提出了邊緣檢測(cè)的三條準(zhǔn)則，即著名的Canny三準(zhǔn)則，這使得尋找給定條件下最優(yōu)算子的工作轉(zhuǎn)化為一個(gè)泛函優(yōu)化的問(wèn)題，從而為尋找給定條件下最優(yōu)濾波器開(kāi)辟了新的也更有效的道路。

這些算子都能夠很好地提取圖像邊緣，但是由于圖像本身的復(fù)雜性、有效邊緣與噪聲均為高頻信號(hào)導(dǎo)致的易混淆性、光照陰影和物體表面紋理，以及對(duì)于不同的使用者來(lái)說(shuō)所關(guān)注的邊緣信息也不相同等因素的影響，使得邊緣檢測(cè)仍然是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的難題，尋找一種對(duì)噪聲不敏感，定位精確，不漏檢真邊緣又不引入假邊緣的檢測(cè)方法，始終是人們努力的目標(biāo)。

在實(shí)際應(yīng)用方面，電荷耦合元件CCD（Charge-coupled?Device），稱(chēng)為CCD圖像傳感器；CCD是一種半導(dǎo)體器件，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。國(guó)外許多大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)都把CCD與光學(xué)儀器相結(jié)合，研制了許多應(yīng)用CCD實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的新型光電測(cè)量?jī)x器。例如日本三豐公司研制的三坐標(biāo)CNC圖像測(cè)量機(jī)Quick?Vision可利用其自身復(fù)雜的探測(cè)系統(tǒng)來(lái)測(cè)量形狀復(fù)雜的工件，該系統(tǒng)采用直流伺服電機(jī)控制X軸、Y軸和Z軸的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。美國(guó)OGP公司研制的圖像測(cè)量系統(tǒng)，具有精密的XYZ工作臺(tái)，采用變焦鏡頭，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的自動(dòng)調(diào)焦。美國(guó)Sevenocean公司生產(chǎn)的ECON-IV型影像式精密測(cè)繪儀可對(duì)物體的長(zhǎng)寬及線圓弧角度以及形位公差等進(jìn)行測(cè)量與標(biāo)注，并可將圖形輸入到AutoCAD軟件中進(jìn)行編輯，其測(cè)量精度可達(dá)5um。

國(guó)內(nèi)用CCD進(jìn)行非接觸測(cè)量始于80年代初，現(xiàn)在己經(jīng)取得了一些進(jìn)展和成果，例如：中科院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所的陳愛(ài)華等人針對(duì)渦輪葉片上的圓孔特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了渦輪葉片孔距測(cè)量系統(tǒng)。上海交通大學(xué)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)研究所研制的ICMM系列圖像式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，該系統(tǒng)采用具有專(zhuān)利的“電子準(zhǔn)星技術(shù)”和模式識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)工件的自動(dòng)調(diào)焦自動(dòng)瞄準(zhǔn)，測(cè)量精度達(dá)到了0.5um。上海科源電子科技有限公司研制的LHMS微孔測(cè)量?jī)x，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微孔直徑最大直徑，最小直徑，平均直徑，面積，圓度的精確測(cè)量和計(jì)算。深圳賽克數(shù)碼科技開(kāi)發(fā)有限公司研制的SK8850(I2C-2A)型精密零件顯微測(cè)量系統(tǒng)集合了數(shù)個(gè)科技成果與計(jì)算機(jī)屏幕測(cè)量技術(shù)的數(shù)碼投影測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高速精確急停功能(專(zhuān)利技術(shù))采用了全觸摸屏操作方式，點(diǎn)哪走哪自動(dòng)測(cè)量。

通過(guò)的光學(xué)成像技術(shù)，然后結(jié)合計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，得到較高的測(cè)量精度與測(cè)量結(jié)果，可以解決傳統(tǒng)接觸測(cè)量所不能解決的一些機(jī)械幾何量測(cè)量問(wèn)題，方便操作，人性化屏幕顯示與操作界面，成為未來(lái)圖像測(cè)量?jī)x器的發(fā)展趨勢(shì)。

但是現(xiàn)有光學(xué)成像測(cè)量技術(shù)存在一個(gè)共性的問(wèn)題就是需要先驗(yàn)知識(shí)，即預(yù)先知道所測(cè)量或者是零件類(lèi)型，而且機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格十分昂貴，難于推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于CCD的零件尺寸測(cè)量方法。所述零件尺寸測(cè)量方法采用基于特征點(diǎn)識(shí)別技術(shù)，利用零件的特征點(diǎn)來(lái)分類(lèi)圖元，從整體零件出發(fā)，而無(wú)需零件的先驗(yàn)知識(shí)。本方法實(shí)現(xiàn)只需CCD與計(jì)算機(jī)，無(wú)需復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，成本較低。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種基于CCD的零件尺寸測(cè)量方法，所述方法通過(guò)CCD采集待測(cè)零件數(shù)字圖像，用計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行處理，測(cè)量待測(cè)零件的尺寸；具體步驟如下：

步驟A，由CCD采集待測(cè)零件數(shù)字圖像，通過(guò)高速數(shù)字接口傳遞給計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理；

步驟B，使用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)圖像處理方法測(cè)量待測(cè)零件尺寸；該圖像處理方法中具體包括以下步驟：