【正文】 的檢測(cè)精度要求。計(jì)算機(jī)中顯示的任何一種顏色都可以用三原色根據(jù)不同的比例融合來(lái)得到，這就是三原色理論。 圖像的中值濾波處理在基于圖像的檢測(cè)系統(tǒng)中，成像系統(tǒng)光源的不穩(wěn)定、CCD攝像機(jī)的光學(xué)畸變及圖像采集卡的量化過(guò)程等都會(huì)對(duì)所采集的圖像造成干擾，這些干擾和噪聲如果不能很好的去除，就會(huì)影響圖像檢測(cè)的精度。圖像增強(qiáng)的主要目的就是要提高補(bǔ)償孔圖像的可讀性，除去或削弱某些不需要的信息，因?yàn)榧匆肼曈忠３謭D像中的細(xì)節(jié)，所以設(shè)計(jì)使用中值濾波是非常必要的，中值濾波器屬于非線性平滑濾波器，克服了以往線性平滑濾波器使圖像細(xì)節(jié)模糊的缺點(diǎn)，對(duì)濾除原始圖像中的脈沖干擾及圖像掃描類噪聲特別有效，中值濾波器算法簡(jiǎn)單，運(yùn)算速度快。補(bǔ)償孔圖像中的噪聲信號(hào)都很細(xì)小，其信號(hào)尺寸與目標(biāo)圖像尺寸相差較大，所以采用中值濾波是一種快速有效的去噪方法，本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)中值濾波器的主要工作步驟如下:讓模板在補(bǔ)償孔圖像中漫游，將模板中心對(duì)準(zhǔn)圖像的某個(gè)像素。識(shí)別模板下相應(yīng)像素的灰度值，并將其灰度值按小到大排序。找出排序灰度值里的中間值，將其值賦給與模板中心位置對(duì)應(yīng)的像素。 圖像的銳化處理制動(dòng)主缸補(bǔ)償孔圖像質(zhì)量的模糊，一些細(xì)節(jié)被覆蓋，或是因?yàn)閳D像采集元件的分辨率，或是因?yàn)橄嚓P(guān)圖像處理算法的固有影響，所以本設(shè)計(jì)中使用了圖像的銳化技術(shù)來(lái)對(duì)補(bǔ)償孔圖像進(jìn)行處理?？梢赃M(jìn)行銳化處理的圖像必須要有較高的信噪比，因?yàn)殇J化將使圖像噪聲得到同等程度的增強(qiáng)，所以銳化處理要放在補(bǔ)償孔圖像減輕干擾噪聲之后。本文利用梯度銳化濾波的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，它是以對(duì)圖像灰度函數(shù)的微分運(yùn)算為基礎(chǔ)的，通過(guò)微分運(yùn)算可以求得圖像像素灰度值的變化率，而其細(xì)節(jié)、邊緣處像素的灰度值變化通常會(huì)比較明顯，這樣加強(qiáng)圖像的高頻分量，就能夠使圖像輪廓變得更加清晰，因此，運(yùn)用此類的微分運(yùn)算完全可以起到細(xì)節(jié)、邊緣增強(qiáng)的作用。加權(quán)平均法或鄰域平均法可以用來(lái)平滑圖像，反過(guò)來(lái)運(yùn)用對(duì)應(yīng)的微分方法便可以銳化圖像，梯度是一階導(dǎo)數(shù)的二維等效式，所以在對(duì)圖像的處理算法中，一階微分可以通過(guò)梯度來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖像的邊緣檢測(cè)在本文基于圖像的檢測(cè)系統(tǒng)中，圖像的邊緣是其最基本的特征，也是我們最關(guān)心的補(bǔ)償孔圖像測(cè)量要素，這個(gè)邊緣是指在補(bǔ)償孔圖像中鄰域像素灰度值有比較劇烈變化的像素的集合體，我們進(jìn)行圖像測(cè)量的基本方法就是通過(guò)處理補(bǔ)償孔圖像的邊緣而獲得其直徑和邊緣倒角的尺寸信息，由此可見(jiàn)，圖像邊緣檢測(cè)是圖像測(cè)量的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。隨著檢測(cè)系統(tǒng)精度要求和圖像處理技術(shù)的提高，各種邊緣檢測(cè)算法的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這些算法能夠突破光學(xué)成像系統(tǒng)的物理分辨率限制，使圖像的邊緣定位精度接近或者達(dá)到像素級(jí)，從而提高了整個(gè)圖像測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)精度。進(jìn)行邊緣檢測(cè)首先要檢測(cè)出補(bǔ)償孔圖像灰度分布的局部不連續(xù)性，之后將這些灰度分布不連續(xù)的像素連成完整的圖像邊緣，邊緣最顯著的特征是與其走向相同的像素灰度變化平緩，而與其走向垂直方向上的像素灰度變化則比較劇烈，因此，邊緣檢測(cè)的算法就是檢測(cè)出與邊緣灰度特性一致的像素的數(shù)學(xué)算子，常用的方法是對(duì)鄰域像素的灰度值求導(dǎo)數(shù)及梯度，經(jīng)過(guò)處理算法處理后的制動(dòng)主缸補(bǔ)償孔和主缸缸體內(nèi)表面的圖像質(zhì)量滿足后續(xù)計(jì)算機(jī)對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量的精度要求，為圖像理解和分析打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這樣獲取制動(dòng)主缸補(bǔ)償孔圖像的主要特征信息后，后續(xù)工作通過(guò)對(duì)特征信息的進(jìn)一步處理計(jì)算分析出相關(guān)的特征檢測(cè)數(shù)據(jù)。第 7 章 誤差分析在測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量設(shè)備、儀表、測(cè)量對(duì)象、測(cè)量方法、測(cè)量者本身都不同程度地受到本身和周圍各種因素的影響，且這些影響因素也不斷地變化。其次，被測(cè)量對(duì)測(cè)量系統(tǒng)施加作用之后，才能使測(cè)量系統(tǒng)給出測(cè)量結(jié)果，也就是說(shuō)，測(cè)量過(guò)程一般都會(huì)改變被測(cè)量對(duì)象原有的狀態(tài)。因此，測(cè)量結(jié)果反映的并不是對(duì)象的本來(lái)面貌，只是一種近似，故測(cè)量不可避免地存在測(cè)量誤差。儀器的精度是精密加工設(shè)備、精密測(cè)量?jī)x器和其他精密裝備最重要的技術(shù)指標(biāo)之一。因此，對(duì)測(cè)量?jī)x進(jìn)行整機(jī)的總體誤差分析是儀器設(shè)計(jì)的一項(xiàng)不可缺少的工作。總體誤差分析就是對(duì)決定設(shè)備總精度的誤差整體進(jìn)行科學(xué)的定性分析或定量分析。一般來(lái)說(shuō)，要分析誤差來(lái)源和誤差的性質(zhì)，研究誤差的傳遞以及在傳遞過(guò)程中，系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的相互轉(zhuǎn)化、誤差的相消和累積、誤差的減小以至消除的途徑，使得整機(jī)裝配后的總誤差為最小，從而達(dá)到滿足儀器精度要求的目的。所謂系統(tǒng)誤差，一般是指在確定的測(cè)試條件下，采用某一種測(cè)試方法和某一種測(cè)試裝置所固有的誤差。通常，引起這一類誤差的原因，在測(cè)試之前就已經(jīng)存在，所以系統(tǒng)誤差在測(cè)試過(guò)程中，始終呈現(xiàn)確定的規(guī)律性。例如，千分尺零位不對(duì)的誤差，被測(cè)件安裝偏斜所引起的誤差等。鑒于此，為了更好的消除或減小系統(tǒng)誤差我們從以下幾方面來(lái)闡述和分析系統(tǒng)誤差。 機(jī)械檢測(cè)裝置的誤差由于檢測(cè)裝置是由許多零部件組成的，所以它們?cè)谥圃旌桶惭b中均不可避免地存在誤差。從整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)來(lái)看，影響其測(cè)量結(jié)果的因素不外乎是伺服電機(jī)的精度誤差、滾珠絲杠的傳動(dòng)誤差、直線導(dǎo)軌的偏轉(zhuǎn)偏差、工件和傳感器的定位誤差等。 工具誤差由于所使用的量具或儀器結(jié)構(gòu)上的不完善，或零部件制造質(zhì)量上的不夠理想，以及使用過(guò)程中的失調(diào)所造成的誤差。如定位模具的偏心誤差，物鏡的旋轉(zhuǎn)誤差，儀器標(biāo)尺(光柵尺)刻度間隔的不均勻(或偏心)，標(biāo)準(zhǔn)件的偏差等，都屬于工具誤差。在本實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)主缸缸體的主孔直徑，加工制造了用來(lái)夾緊主缸的夾具，夾具材料為鑄鐵。 裝配誤差由于儀器或被測(cè)件的安置不當(dāng)所引起的誤差，如工件的軸心線和窺鏡的軸心線不重合，未校準(zhǔn)零位的光柵尺測(cè)量工件，被測(cè)件的定位面與測(cè)量方向線互不平行或互不垂直等所造成的誤差，都屬于裝配誤差。本測(cè)量?jī)x器的裝配誤差經(jīng)多次校驗(yàn)。 工作臺(tái)的幾何誤差工作臺(tái)在制造和安裝的過(guò)程中必然存在著誤差。例如，工作臺(tái)在制造過(guò)程中的尺寸誤差，安裝過(guò)程中造成的臺(tái)身的扭曲，都會(huì)給工件造成一定的誤差。同時(shí)，在工件卡緊的過(guò)程中，由于頂尖和卡盤的不對(duì)中，也會(huì)造成工件的加工誤差。 傳動(dòng)絲杠導(dǎo)程誤差的影響滾珠絲杠在制造過(guò)程中不可避免地存在導(dǎo)程誤差，在傳動(dòng)過(guò)程中引起實(shí)際行程和理論行程不一致，在該系統(tǒng)中，傳動(dòng)絲杠螺距為5mm，細(xì)分?jǐn)?shù)為40，則 所以，△==。由此可以看出機(jī)械系統(tǒng)由于裝配不當(dāng)引起的誤差較大，而加工方面的誤差由于現(xiàn)代加工手段的不斷提高，己相對(duì)減小了。從精度上可以看出，這些誤差中各檢測(cè)系統(tǒng)精度主要與測(cè)量時(shí)所取的采樣點(diǎn)數(shù)有關(guān)，采樣點(diǎn)取的越多越可以大幅度的減小隨機(jī)誤差的影響。 粗大誤差粗大誤差的數(shù)值比較大，它會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生明顯的歪曲。因此我們必須深刻了解粗大誤差的產(chǎn)生，并且防止粗大誤差。 粗大誤差的產(chǎn)生測(cè)量數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中，由于有強(qiáng)干擾或意外情況，有可能丟掉數(shù)據(jù)點(diǎn)或出現(xiàn)有較大誤差的數(shù)據(jù)點(diǎn)。另外，在記錄過(guò)程中由于各種因素，也會(huì)出現(xiàn)使數(shù)據(jù)點(diǎn)丟失的現(xiàn)象。在數(shù)據(jù)處理時(shí)，這些有較大誤差的數(shù)據(jù)點(diǎn)便混在大量的數(shù)據(jù)之中，作為正確的數(shù)據(jù)而出現(xiàn)。但是，這些點(diǎn)的數(shù)據(jù)并不真正代表被測(cè)參數(shù)的實(shí)際值，而是在測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)的壞點(diǎn)。我們稱這些點(diǎn)為奇異點(diǎn)，或者稱之為奇異項(xiàng)。例如，我們?cè)诩庸み^(guò)程中進(jìn)行在線測(cè)量時(shí)，由于窺鏡是伸進(jìn)主缸缸體內(nèi)部進(jìn)行測(cè)量的，在測(cè)量時(shí)，缸體內(nèi)臂不可避免地有油污等雜質(zhì)的存在，這就難免對(duì)捕捉到的圖像產(chǎn)生明顯的不清晰現(xiàn)象，由此，必然對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生偏差，這時(shí)的測(cè)量值就是我們所說(shuō)的奇異項(xiàng)。如果我們將這時(shí)記錄的測(cè)量值當(dāng)作正常值來(lái)計(jì)算，得到的測(cè)量結(jié)果明顯不夠準(zhǔn)確，會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。這些測(cè)量過(guò)程中奇異項(xiàng)的存在，會(huì)使數(shù)據(jù)處理誤差大大的增加。因此，為了盡可能地處理數(shù)據(jù)誤差，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理過(guò)的程中，我們必須把在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中產(chǎn)生的奇異項(xiàng)檢拾出來(lái)。 粗大誤防止在測(cè)量進(jìn)行后，要判斷數(shù)據(jù)中的某一個(gè)數(shù)值是否屬于粗大誤差應(yīng)該慎重，此時(shí)應(yīng)根據(jù)充分的實(shí)踐知識(shí)和下列判斷標(biāo)準(zhǔn)，作為剔除粗大誤差的依據(jù)。（1）拉依達(dá)準(zhǔn)則按隨機(jī)誤差的正態(tài)分布規(guī)律，%，即在70次測(cè)量中才有可能出現(xiàn)一次其剩余誤差3σ。因此，如果在測(cè)量中，發(fā)現(xiàn)大于3σ的剩余誤差的測(cè)量值，即 3σ則可認(rèn)為它是粗大誤差而予以剔除。（2）肖維勒準(zhǔn)則當(dāng)測(cè)量次數(shù)小于20時(shí)，用3σ準(zhǔn)則就不一定可靠，這時(shí)可采用肖維勒準(zhǔn)則來(lái)剔除粗大誤差。該準(zhǔn)則規(guī)定:在進(jìn)行n次重復(fù)測(cè)量時(shí)，出現(xiàn)粗大誤差的次數(shù)不會(huì)超過(guò)1/2n，亦即當(dāng)一組測(cè)量值中某一測(cè)量值的剩余誤差出現(xiàn)在概率為1/2n范圍內(nèi)時(shí)，此值應(yīng)視為含有粗大誤差，而予以易叮除。由于本測(cè)量的數(shù)據(jù)不超過(guò)20個(gè)，所以粗大誤差的判斷準(zhǔn)則為肖維勒準(zhǔn)則。結(jié) 論本文針對(duì)光電內(nèi)膛檢測(cè)的特點(diǎn)和難點(diǎn)，以及目前國(guó)內(nèi)外汽車制動(dòng)主缸補(bǔ)償孔檢測(cè)手段落后，檢測(cè)精度低，只限于接觸式檢測(cè)的現(xiàn)狀，采用內(nèi)窺光電檢測(cè)技術(shù)、光柵位移傳感檢測(cè)技術(shù)、精密機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)，研制了汽車液壓制動(dòng)主缸補(bǔ)償孔檢測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工件補(bǔ)償孔形位、邊緣倒角大小、倒角與補(bǔ)償孔同心度的非接觸式檢測(cè)。在本課題的研究過(guò)程中，論述和涉及的關(guān)鍵技術(shù)如下:，對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的總體方案進(jìn)行了比較分析、選擇與設(shè)計(jì)。、光柵位移傳感檢測(cè)技術(shù)，精密機(jī)械傳動(dòng)等技術(shù)研究了小孔徑尺寸的非接觸式檢測(cè)方法。，實(shí)現(xiàn)了對(duì)補(bǔ)償孔光截輪廓的成像。，詳細(xì)分析了精密機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)儀器精度的影響，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定可靠，%FS。系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到了對(duì)制動(dòng)主缸補(bǔ)償孔形位的檢測(cè)要求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工件進(jìn)行高速度、高精度、非接觸檢測(cè)的目的。致謝本論文是在導(dǎo)師曹國(guó)華老師的悉心指導(dǎo)和親切關(guān)懷下完成的。曹老師淵博的學(xué)識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，科學(xué)、創(chuàng)新的工作方法，積極樂(lè)觀的人生態(tài)度，使我不僅學(xué)到了豐富的理論知識(shí)和扎實(shí)的實(shí)際動(dòng)手能力，而且學(xué)到了先進(jìn)的科學(xué)思維方法和創(chuàng)新精神，這些知識(shí)使我受益匪淺，必將對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在此，謹(jǐn)向李老師致以深深的謝意及崇高的敬意。同時(shí)感謝同時(shí)要感謝熱心幫助我的老師、研究生學(xué)長(zhǎng)和我的同學(xué)們，各位老師開(kāi)闊的視野和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為課題研究的每一步工作提供了很多啟發(fā)和幫助，老師們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)和旺盛的科研熱情均是我今后學(xué)習(xí)和工作的楷模。從各位老師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理，我要向他們致以最衷心的感謝和深深的敬意。在此，向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意!也衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和出席答辯的各位專家、教授!參考文獻(xiàn)【1】 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