【正文】 是信息技術(shù)發(fā)展的一個重要領(lǐng)域，對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展將產(chǎn)生巨大的作用，也必將成為儀器發(fā)展的方向和趨勢。輸出結(jié)果以多種形式展示，而后利用計算機(jī)強大的軟件功能實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的運算、分析和處理，從而完成各種測試功能的一種計算機(jī)儀器系統(tǒng)。同樣采用 795*595 象素數(shù)的 CCD傳感器，根據(jù)活塞環(huán)本身幾何參數(shù)的特點推導(dǎo)出了活塞環(huán)各個參數(shù)之間的關(guān)系。文獻(xiàn)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。 (3)在機(jī)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(jī)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。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。 關(guān)鍵詞： 虛擬儀器 ；零件長度檢測；圖像處理； V Abstract The high precision measurement of geometry and size of mechanical parts has always been an important part of industrial production and scientific research,which has a direct effect on production efficiency and quality． With the development and progress of modern industry, the traditional means of measurement can not fully meet the high requirements of the high accuracy and speed measurement of mechanical parts any more in modem industrial production. As the measurement which is based on image processing is known for it’s fast, high precision and flexibility, it has been further studied and widely applied all over the world． This paper shows how to generate safe and efficient automatic measurement system and the subsequent data processing method with the LabVIEW as it’s platform and the camera ,and camera lens ,back light source and the image acquisition card as it’s image acquisition device . The main research contents are as follows: (1) Build image processing system based on the test object. Such as light source, camera, the choice of software platform. (2) The processing of the image acquisition , so as to make the measurement characteristicsit obvious. Such as use median filter, convolution calibration and Calibration to preprocess the image . (3) Using LabVIEW’s visual tools to realise most of the function,and generate the initial code, then plete the every system functions on the basis of it . Such as increase the function to processe data which is tested and saved it to the access database . (4) To test the system’s function and reliability by means of building the experiment platform . Such as use illumination, or vibration to test the reliability of the system . This paper firstly introduces the development of the measurement technology based on image all over the put forward my own design scheme of software and hardware system and do the research on processing method to machine part image to get the length information .And finally test the integrity,reliability and stability of the system fuction by doing experiments. Key Words： LabVIEW。如光源、相機(jī)、鏡頭、軟件平臺等的選擇。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。I 畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于圖像的零件 長度 檢測系統(tǒng)設(shè)計 II 畢業(yè)論文（設(shè)計）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計） 是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： III 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 主要研究內(nèi)容如下： (1)根據(jù)測試對象特點搭建圖像處理系統(tǒng)。 本文首先介紹了基于圖像的零件長度測量技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，然后提出自己的系統(tǒng)軟硬件設(shè)計方案，以 及研究對零件圖像的處理方法得到長度信息，通過實驗測試系統(tǒng)的功能完整性、可靠性以及穩(wěn)定性。 20 世紀(jì) 60 年代開始，以圖像處理技術(shù)以及機(jī)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。圖像檢測技術(shù)可以通過對大型機(jī)械零件的不同部位進(jìn)行拍攝，得到機(jī)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(jìn)行圖像拼接，獲得到 機(jī)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(jì)，而且更重要的是可以保證檢測結(jié)果的精確性。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(xiàn) ?7?基于計算機(jī)視覺的活塞環(huán)閉間隙測量系統(tǒng)。 虛擬儀器技術(shù) 虛擬儀器 (virtual Instrument)技術(shù)是日益發(fā)展的計算機(jī)硬、軟件和總線技術(shù)在向其它相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域密集滲透的過程中，通過儀器儀表技術(shù)、測試技術(shù)密切結(jié)合共同出的一項全新的成果 ????。虛擬儀器可由用戶自己定義，這就意味著用戶可以自由地組合計算機(jī)平臺、系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件以及各種完成應(yīng)用設(shè)計系統(tǒng)所需要的附件，而這種靈活性在由供應(yīng)商定義、功能固定的傳統(tǒng)儀器中是無法做到的。 鑒于現(xiàn)在圖像處理在產(chǎn)品 測量中應(yīng)用的現(xiàn)狀，本課題針對圖像處理在機(jī)械加工中零件尺寸檢測的應(yīng)用進(jìn)行研究。通過試驗比較它們對機(jī)械加工零件圖像的處理效果，找到適合零件圖像的預(yù)處 理方法 以及長度檢測算法方案 。 零件長度 檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計方案 通常， 傳統(tǒng) 的機(jī)器視覺系統(tǒng)由以下 幾 個部分 —— 光源、相機(jī)、圖像采集卡和圖像處理軟件組成，如圖 所示。 按照明方式的不同，光源可以分為： （ 1）直接照明光源 （ 2）射照明光源 （ 3）背光照明光源 （ 4） 同 軸照明光源 （ 5） 特殊照明光源。 目前市面上工業(yè)相機(jī)大多是基于 CCD （ Charge Coupled Device ）或 CMOS（ Complementary Metal Oxide Semiconductor）芯片的相機(jī)。攝像頭為羅技 C170 網(wǎng)絡(luò)攝像頭。為了能夠調(diào)節(jié)透過的光強度，般鏡頭中都設(shè)置了光嘲，也就是一個多葉片的機(jī)械裝置組成的直徑可變的圓孔，調(diào)整時這個孔的直徑可以連續(xù)變化，從而改變鏡頭的有效 7L 徑。在實際使用中， PCI 接口的平均傳輸速率為 50～ 90MB／ S，有可能在傳輸瞬間不能滿足高傳輸率的要求?；叶葓D像在通常情況下，圖像灰度等級可分為 256 級，即以 8 位表示。采集被測工件時要使工件處于良好的采集狀態(tài)：被測表面與相機(jī)光軸嚴(yán)格垂直。 LabVIEW 具有以下特點 ： 圖 形化和 圖形驅(qū)動式開發(fā)環(huán) 境 靈活的程序調(diào)試手段和編程效率 功能強大的函數(shù)庫 支持多種系統(tǒng)平臺 開放式的開發(fā)平臺 （ 2） IMAQ 視覺模塊 IMAQ Vision 是 LabVIEW 內(nèi)置的視覺開發(fā)工具包，其中包括 IMAQ Vision 和 Vision Builder 兩個組件。 （ 3） VBAI 概述 VBAI 全稱叫 Vision Builder for Automated Inspection，是 NI 推出的一款視覺檢查軟件產(chǎn)品， NI 稱其為用于自動檢測的視覺生成 工具 。 零件圖像采集方法 由第二章可知，通過背光光源照射后使被測物體特征明顯，在經(jīng)過運動與控制裝置使被測物體完全進(jìn)入相機(jī)視野，拍攝照片，然后通過圖像采集卡將采集到的圖片傳到軟件平臺中處理，得到被測物體的長度數(shù)據(jù)。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 圖 初始化 Grab VI （ 4） 調(diào)用 IMAQ 創(chuàng)建圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，如圖 。 通過以上步驟可以編寫一個完整的圖像采集程序，可以連續(xù)獲得零件圖像，高效的完成圖像采集工作，整體圖像采集程序以及采集到的零件圖如圖 、 。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 在現(xiàn)實的檢測過程中無論是工業(yè)現(xiàn)場還是實驗室仿真環(huán)境，都不可能存在沒有任何干擾的理想檢測環(huán)境，因而檢測過程中采集的圖像不可避免地會帶有噪聲，采集到的圖像在傳輸和存儲過程也會受到各種噪聲的影響和干擾。有許多不同的算法可用于平滑。通俗的講，高斯濾波就是對整幅圖像進(jìn)行加權(quán)平均的過程，每一個像素點的值，都由其本身和鄰域內(nèi)的其他 像素值 經(jīng)過加權(quán)平均后得到。 標(biāo)定模版 為校正畸變對圖像造成的影響 ，在 LabVIEW 平臺下的標(biāo)定過程中采用具有明顯特征及對應(yīng)關(guān)系的點陣標(biāo)定板，標(biāo)定板如下圖所示 ， 其中每個黑色圓點的半徑以及相鄰圓點圓心間的距離都是恒定的。 圖 學(xué)習(xí)模板 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 （ 5）為標(biāo)定圖像設(shè)定坐標(biāo)系 ，以便在后續(xù)測量中得出點的精確坐標(biāo)值 （ 6）最后將標(biāo)定好的結(jié)果保存為 png 格式文件 ，在測量時進(jìn)行調(diào)用 結(jié)果 本實驗中相機(jī)使用的鏡頭為廣角鏡頭 ，畸變率較大。后面幾個選卡在新建模板時已經(jīng)設(shè)置好，可以不用重新設(shè)置，如圖 。所以一般來講，使用點到直線間的距離，再求平均值要理想許多。 （ 3）在 Setting 選卡中根據(jù)實際情況設(shè)置各個參數(shù)如圖 。 本系統(tǒng)誤差主要有以下幾個方面： （ 1）圖像采集誤差 相 機(jī)作為檢測系統(tǒng)的圖像采集設(shè)備，其辨率的大小將直接影響圖像的質(zhì)量， 本系統(tǒng)采用 普通 USB 攝像頭，分辨率由軟件插值達(dá)到 500 萬，因此采集的圖像不能真實的反映實際被測零件的圖像信息，誤差較大，因此在實際生產(chǎn)過程中要用專業(yè)的工業(yè)相機(jī)來采集圖像。 （ 5）軟 件算法誤差 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 本文在圖像預(yù)處理過程中進(jìn)行了圖像濾波操作，通過濾波可以降低圖像的噪聲，但是也使得圖像中的邊界產(chǎn)生了誤差影響后續(xù)處理中邊界位置誤差。 隨機(jī)誤差處理 本文測量結(jié)果按以