【正文】 ......... 20 零件圖像標(biāo)定和矯正方法 ................................................................................... 24 標(biāo)定模版 ......................................................................................................... 24 標(biāo)定過程 ......................................................................................................... 24 標(biāo)定結(jié)果 ......................................................................................................... 27 IV 零件圖像特征的匹配方法 ................................................................................... 28 零件長度計量方式 ............................................................................................... 31 方式一 —— 測點到直線的距離 ................................................................ 31 方式二 —— 測點到點的距離 .................................................................... 33 零件長度檢測方式選擇 ................................................................................ 35 零件長度計量誤差處理 ....................................................................................... 36 誤差分析 ......................................................................................................... 36 隨機誤差處理 ................................................................................................ 37 零件長度數(shù)據(jù)儲存 ............................................................................................... 38 Access 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用 ......................................................................................... 39 零件長度測量系統(tǒng)主控軟件 ............................................................................... 43 零件長度測量系統(tǒng)程序流程 ........................................................................ 43 零件長度測量系統(tǒng)操作界面 ........................................................................ 45 本章小結(jié) ............................................................................................................... 46 第 4 章 零件長度測量系統(tǒng)實驗 ..................................................................................... 47 實驗裝置 ............................................................................................................... 47 實驗硬件裝置 ................................................................................................. 47 實驗軟件平臺 ................................................................................................. 49 實驗過程 ............................................................................................................... 51 理想條件測量 ................................................................................................ 51 與專業(yè)相機對比測量 .................................................................................... 52 理想條件不固定位置測量 ............................................................................ 54 不同角度光照對測量的影響 ......................................................................... 56 無規(guī)則輕微 震動 ............................................................................................. 58 本章小結(jié) ............................................................................................................... 59 總結(jié)與展望 ..................................................................................................................... 60 參考文獻 ......................................................................................................................... 62 附錄 A ： MAIN 程序前后面板 .................................................................................... 63 附錄 B： LONG 程序前后面板 ..................................................................................... 65 V 附錄 C：實驗裝置 ......................................................................................................... 69 附錄 D：零件長度檢測系統(tǒng)使用步驟 ......................................................................... 70 致謝 ................................................................................................................................. 72 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1 章 緒論 概述 機械零件尺寸的高精度測量從來都是是工業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)研究的重要部分。機械零件尺寸的檢測精度和檢驗速度會直接影響現(xiàn)代化生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，尤其是對于現(xiàn)代消費電子行業(yè)，其檢測結(jié)果則是對生產(chǎn)過程進行控制的重要指標(biāo)。機械零件尺寸的檢測主要包括：機械零件的結(jié)構(gòu)尺寸以及機械零件的位置公差等。傳統(tǒng)的機械零件尺寸檢測工具主要有游標(biāo)卡尺、量規(guī)、萬能工具顯微鏡、輪廓儀等。然而游標(biāo)卡尺、量規(guī)等最常 見也最傳統(tǒng)的檢測工具存在測量精度不高，易受人為燭光因素影響等問題，萬能工具顯微鏡、輪廓儀等這些專用類檢測儀器不僅價格昂貴而且使用步驟 復(fù)雜。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和進步，特別是對于一些現(xiàn)代化的電子、包裝檢測產(chǎn)業(yè)，對零件尺寸測量的精度和速度要求非常之高，這些傳統(tǒng)的檢測手段也很難完全滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展需求。 20 世紀(jì) 60 年代開始，以圖像處理技術(shù)以及機器視覺為核心的圖像測量技術(shù)開始應(yīng)用于測量領(lǐng)域。這種方法具有非接觸、動態(tài)測量范圍大、高精度測量速度、在線監(jiān)測、信息量豐富等優(yōu)點，在諸多領(lǐng)域得到發(fā)展迅速。圖像測量技術(shù) ?1?是以現(xiàn)代光學(xué)為基礎(chǔ)，融光電子學(xué)、計算機圖像學(xué)、信息處理、計算機視覺等科學(xué)技術(shù)為一體的現(xiàn)代測量技術(shù)。以該技術(shù)為核心的圖像檢測系統(tǒng)在航空遙感的測量、幾何量的測量、精密復(fù)雜零件的尺寸測量和外觀三維的檢測以及光波干涉圖、應(yīng)力應(yīng)變場狀態(tài)分布圖等與和圖像技術(shù)相關(guān)的領(lǐng)域有了很廣泛的應(yīng)用 ?2?。特別是在機械零件幾何形狀和尺寸檢測中，對于微小機械的尺寸、大型機械的尺寸、復(fù)雜機械的結(jié)構(gòu)尺寸和異型機械曲面的尺寸檢測中具有明顯的優(yōu)點，具體如下： (1)隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，微小機械的應(yīng)用越來越廣泛，對于微小機械尺寸測量的要求也 越來越多。圖像測量技術(shù)具有非接觸、動態(tài)測量范圍大的特點，對于微小機械零件的測量 (例如毫米級的軸承、細鋼絲直徑等 )，只要通過調(diào)節(jié)攝像系統(tǒng)的放大倍數(shù)，即可方便的實現(xiàn)毫米量級、微米量級甚至納米量級的參數(shù)測量。并且只要能夠保證采集圖片的攝像系統(tǒng)有足夠高的分辨率，就能通過算法實現(xiàn)較高的測量精度。 (2)隨著大型機械設(shè)備的發(fā)展完善，對于大型機械結(jié)構(gòu)尺寸測量的精度和速度要求也變得越來越高。圖像檢測技術(shù)可以通過對大型機械零件的不同部位進行拍攝，得到機械各部位的多幅并且有重疊的局部圖像，利用圖像之間的信息冗余進行圖像拼接，獲 得到機械武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 零件完整的結(jié)構(gòu)圖像 ?3?，然后通過圖像分析處理從而得到零件的完整結(jié)構(gòu)尺寸，這種方法不僅簡單經(jīng)濟，而且更重要的是可以保證檢測結(jié)果的精確性。 (3)在機械加工和生產(chǎn)的過程中通常會使用到許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件 (如齒輪、螺紋、凸輪等），圖像檢測技術(shù)對于此類形狀復(fù)雜、參數(shù)繁多的機械零件，只需要一幅或多幅圖像就可以獲得精確的輪廓信息，然后采用與零件參數(shù)相適應(yīng)的軟件檢測算法就可以很快的得到檢測結(jié)果。 (4)隨著檢測技術(shù)的深入發(fā)展，對于一些異型曲面如導(dǎo)彈、飛機、汽車、家用電器等的外觀也提出了較高的檢測要求。異型曲面的高 精度檢測技術(shù)逐漸成為了檢測技術(shù)領(lǐng)域研究的新熱點和創(chuàng)新點，將圖像檢測技術(shù)應(yīng)用于異型曲面的檢測中是該檢測領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢。應(yīng)用圖像處理技術(shù)對異型曲面進行檢測，通常是將一定類型的結(jié)構(gòu)光 (光點、光條或光面 )投射到被測的異型曲面上，通過拍攝結(jié)構(gòu)光的圖像，分析結(jié)構(gòu)光在圖像中的位置從而得到異型曲面的輪廓信息 ?4?，從而求出異型曲面的待測參數(shù)。隨著圖像測量技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)各領(lǐng)域的應(yīng)用，運用圖像處理技術(shù)對機械零件尺寸進行檢測，是機械工業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)檢測的發(fā)展的必然趨勢之一。 圖像測量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 在國外圖像處理技術(shù)檢測 從上世紀(jì)八十年代初開始已經(jīng)得到了廣泛的研究，國內(nèi)的圖像處理檢測研究從上世紀(jì)九十年代才逐漸開始。當(dāng)近社會，隨著圖像處理檢測系統(tǒng)應(yīng)用的增加，對圖像處理的研究也越來越多。根據(jù)圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域的不同，對圖像處理檢測的研究可以分為不同的種類，然而不同的學(xué)者對分類也有不同的見解。文獻將工業(yè)中應(yīng)用的圖像處理控制系統(tǒng)分為四個類別：尺寸質(zhì)量、表面質(zhì)量、裝配結(jié)構(gòu)和操作質(zhì)量。輿水大和 ?5?將圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域分為四類：產(chǎn)品檢查、機器人、產(chǎn)品分類和其他應(yīng)用。 尺寸測量是圖像處理研究和應(yīng)用的重要領(lǐng)域，也是一個比較早開始的研究方向 。圖像處理技術(shù)應(yīng)用于尺寸測量工程中時，從視覺系統(tǒng)的硬件 (光源、圖像傳感器等 )的選用到軟件算法的設(shè)計，每一個環(huán)節(jié)都會對最終的性能產(chǎn)生