數(shù)字圖像處理在機械零件測量中的應(yīng)用

周超倫

摘 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)被不斷應(yīng)用在各個領(lǐng)域中，其中，在工業(yè)生產(chǎn)自動化系統(tǒng)中，數(shù)字圖像處理技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，這對于我國提高工業(yè)化自動水平提供了技術(shù)支持。自動化、高精度化和客觀化是應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)的機器視覺的特點。該文針對數(shù)字圖像處理技術(shù)在機械零件測量中的應(yīng)用問題進行分析探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像 圖像技術(shù) 機械零件 測量

中圖分類號：TP391.41 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）09（b）-0016-02

由于我國數(shù)字圖像處理技術(shù)的快速發(fā)展，在機械測量中取代了傳統(tǒng)利用卡尺測量的方法。數(shù)字圖像處理在機械零件測量中的應(yīng)用，使測量工作的效率得到了有效提高，最大程度地保證了檢測任務(wù)能及時、高效完成。機械零件測量的速度和精度是機器視覺所強調(diào)的，大大提高了工業(yè)現(xiàn)場的可靠性。通過數(shù)字圖像處理技術(shù)測量機械零件，有利于提高零件的精度和準(zhǔn)確度。

1 圖像測量系統(tǒng)

光源、計算機、CCD相機、傳感器、支架、零件移動平臺等各個部件是圖像測量系統(tǒng)的主要組成部分。圖像測量系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

機械零件的圖像通過CCD相機獲取，再利用計算機圖像測量系統(tǒng)對所獲取的圖像進行預(yù)處理，使用測量軟件測量機械零件的圖像。由于受現(xiàn)場各種因素的影響，如受照明條件的影響，容易影響現(xiàn)場機械零件測量的精度。在此條件下，就要求測量人員對影響測量機械零件精度的因素進行處理，在現(xiàn)場采用環(huán)形光源，有利于避免機械零件產(chǎn)生陰影，影響測量精度。此外，環(huán)形光源的使用。使光線與機械零件近似垂直，使機械零件在環(huán)形光源的照射下更加明亮，便于分割零件圖像，從而提高機械零件的測量精度。此外，在測量機械零件過程中，有的機械零件較大，導(dǎo)致CCD相機無法一次獲取全部數(shù)據(jù)，這就要求使用雙重坐標(biāo)系來測量，雙重坐標(biāo)系是由面陣CCD相機和高精度的計量光柵單元共同組成的。由雙重坐標(biāo)系采用輪廓跟蹤的方式進行檢測，從而對機械零件的實際位置進行確定，進而提高機械零件的測量精度。

2 機器視覺技術(shù)在機械零件測量中的應(yīng)用

2.1 利用機器視覺技術(shù)對機械零件進行精密測量

由CCD攝像頭、計算機處理系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)共同組成了圖像檢測系統(tǒng)。圖像檢測系統(tǒng)的工作原理是先用平行光束照射待檢測的機械零件表面，光源利用反射光，將機械零件的輪廓利用光學(xué)顯微鏡進行放大，然后將放大后的機械零件通過CCD攝像頭使其成為圖像，在計算機處理系統(tǒng)中輸入成像后的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析，從而對機械零件的定位進行精準(zhǔn)測量。此外，在針對機械零件獲取位移量的問題上，先移動需要檢測的機械零件，對數(shù)據(jù)進行測量，再按上述方式對機械零件再測量一次，機械零件的位移量就是兩次測量結(jié)果之差。在測量過程中，如果被測量的機械零件的兩次輪廓線出現(xiàn)在同一個成像位置，該輪廓線的實際尺寸就是該機械零件的位移量。對于體積小、形狀簡單和生產(chǎn)數(shù)量多的機械零件使用此種方式檢測具有明顯的優(yōu)勢。

2.2 利用機器視覺技術(shù)對機械零件進行預(yù)調(diào)測量

利用光學(xué)投影對機械零件進行定位是傳統(tǒng)的機械零件預(yù)調(diào)測量方式，通過光柵數(shù)顯表將測量數(shù)據(jù)顯示出來，但是此種方法要求相關(guān)測量人員具有較高的專業(yè)技術(shù)水平，此外在此種方式的使用上需要投入大量的人力，造成人力資源分配不合理的現(xiàn)象，阻礙了工作效率的提高。針對此種現(xiàn)象，新式預(yù)調(diào)測量儀在專業(yè)人士的創(chuàng)建改善后被應(yīng)用到機械零件預(yù)調(diào)測量的工作中。新式預(yù)調(diào)測量儀，在傳統(tǒng)的光柵測量技術(shù)的基礎(chǔ)上，對機器視覺技術(shù)、計算機處理技術(shù)和機器自動控制技術(shù)等相關(guān)技術(shù)進行引進。這些先進技術(shù)的引進，對傳統(tǒng)的機械零件預(yù)調(diào)測量模式進行改善，機械零件的光柵測量技術(shù)與機器視覺技術(shù)相結(jié)合的新式預(yù)調(diào)測量儀的應(yīng)用，優(yōu)化了操作流程，提高了工作效率，在提高機械零件測量精度方面也有十分顯著的效果。

2.3 利用機器視覺技術(shù)對機械零件進行逆向測量

以三角法為基礎(chǔ)，把機器視覺技術(shù)應(yīng)用在逆向工程機械零件的測量中，對機械零件表面輪廓利用應(yīng)用線結(jié)構(gòu)光進行測量，是快速輪廓視覺測量技術(shù)。在機械零件的測量表面投射平面條紋結(jié)構(gòu)光，使測量表面在光的照射下產(chǎn)生不同形狀的條紋，從而開展機械零件表面的分析工作。此外，在攝取機械零件表面條紋的圖像時，必須把經(jīng)過視頻信號的CCD攝像頭轉(zhuǎn)化到模擬信號模式，再進行模擬信號轉(zhuǎn)化數(shù)字信號的工作，在此工作完成之后對所得數(shù)據(jù)進行保存，最后用計算機處理系統(tǒng)對所得圖像進行處理，得出機械零件模型圖，從而對機械零件進行測量。

3 結(jié)語

機器視覺技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)的快速發(fā)展，使其在機械零件的測量中得到了廣泛的應(yīng)用。該文從圖像測量系統(tǒng)、機器視覺技術(shù)在機械零件測量中的應(yīng)用兩方面進行分析，得出數(shù)字圖像處理技術(shù)具有工作效率高、測量結(jié)果精度高、可靠性強、節(jié)省人力資源且有實時性等特點。在測量機械零件的工作中使用數(shù)字圖像處理技術(shù)為我國工業(yè)的進一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 李婧，黃進.一種圖像測量中的快速中值濾波算法[J].微計算機信息，2014，23（21）：299-300，310.

[2] 祝中秋，李斌.基于直方圖拉伸的圖像增強算法及其實現(xiàn)[J].信息技術(shù)，2009（5）：54-57.

[3] 高守傳，姚領(lǐng)田.VisualC++實踐與提高數(shù)字圖像處理與工程應(yīng)用篇[M].北京：鐵道出版社，2006.

[4] 馬馳，張紅云，苗奪謙，等.改進的多閾值動態(tài)二值化算法[J].計算機工程，2006，32（6）：203-205.

[5] 吳冰，秦志遠.自動確定圖像二值化最佳閾值的新方法[J].測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報，2001，18（4）：283-286.

[6] 鮑占闊，楊玉珍，陳陽舟.一種改善高斯拉普拉斯算子零交叉方法的車輛邊緣檢測[J].微計算機信息，2006，22（10X）：252-254.