一種基于光機電技術的螺紋圖像采集方法

深圳市利拓光電有限公司　毛　虎

經過科經過科學研究和現場實踐，大型工具顯微鏡已然成為計量部門和車間檢查站中常用的多用途的計量儀器，螺紋相關的參數經過大型顯微鏡的測量，數據是精確的。螺紋測量在實驗室中或者在工廠中，都數據非常復雜和繁瑣的工作。目前使用到的設備相對陳舊，但是設備的性能尚完好。隨著光機電技術的運用，計算機技術不斷將設備升級換代，使得新型設備在螺紋圖像采集中發揮出重要的作用。但是進行光機電技術的改造，目前也存在投資較大的問題。

1.大型工具顯微鏡概述

運用大型工具顯微鏡這一多用途計量儀器，可以螺紋的角度、長度、形狀等的采集工作。利用光學定位器，能夠對螺紋的槽以及內孔進行檢測，使用雙像目鏡對于兩孔間的中心距離進行測量，并且測量出圓弧輪廓和尺寸。

大型工具顯微鏡上的構件包括了讀數顯微鏡、目鏡、物鏡、剝離載物臺、橫向手輪、圓形工作臺手輪、縱向手輪等。工具顯微鏡的工作原理是對被測弓箭的外形和輪廓，利用光線進行投射然后反射，成像卒中顯示在目鏡的米字線的劃分劃板上，測量方式需要將物鏡放大，進行非基礎測量。在大型的工具顯微鏡上，通過轉動手輪，工作臺上的測量對象在互相垂直的方向上移動，擴大儀器的測量范圍之后，在顯微鏡與工作臺之間放入量塊。量塊的縱向測量范圍增大到了150毫米，橫向增大到50毫米。圓工作臺在水平面內旋轉，轉動的額角度通過工作臺的游標可以讀出。顯微鏡上附帶了可以更換的目競購。經過放大之后，總放大倍數達到了50倍。

2.螺紋圖像采集方法概述

對于圖像進行采集的方法，在傳統的測量過程中，是采用手動操作的方式，通過大型工具顯微鏡的目鏡，對于被觀測的物件的影像進行觀察。通過轉動工作臺的手輪，被測量的對象在手輪上讀出數據并加以記錄，然后進行讀數的處理。目視的讀數經過實驗可以驗證其誤差。經過長時間的操作之后，會由于手工操作中視覺疲勞使得無法找到測量線，導致測量不能繼續。

現代的光機電一體化技術，在傳統的大型工具的顯微鏡的幫助下，使用圖像采集技術，將圖像采集過程中的圖像通過讀數顯微鏡進行采集，在終端顯示出系統的數據。通工業攝像頭，將讀數和目鏡顯微鏡的圖像的采集數據，傳送到視頻轉換器，然后在終端進行顯示。采集到的圖像被作為中間轉換裝置，經過電腦主機的視頻采集系統的處理，得到了直接的圖像進行了顯示，觀察放大的圖像即可。

3.光機電技術的測量技術概述

采用光機電技術進行螺紋的圖像采集，是現代制造業的基礎技術的演進。能夠保證加工的精度和工件的質量。隨著工業自動化的水平不斷的提高，制造業中的計算機技術經過應用，在加工中心和數控機床的支持下，加工速度和精度不斷提高。改變了傳統的工件檢測的弊端。實現了在線、非接觸、高速和準確的目標。

光機電技術能夠替代人眼捕捉目標，使用計算機軟件技術對圖像信心進行處理，被關注的區域以及圖像特征清晰度非常高。被測量的目標的特征可以進行分割、測量和跟蹤是被。圖像實現了三維空間的展示。光機電技術的主要任務就是對于采集的圖像進行處理和分析，模擬仿生物，進行多學科的集城市，進行便捷的操作。重要質量控制和生產監測領域，針對不同的工件進行檢測，投入的經費主要用于視覺設備的檢測技術的提升上。

4.光機電技術進行螺紋圖像采集的關鍵

進行圖像的采集，運用光機電技術，將采集到的圖像以數字的信息形式，經過加工和處理，傳輸到計算機中，轉化為能夠被人類讀取的信息，這是一種系統的高科技采集技術，具有精度高和可靠性強度的特點。

4.1光機電技術包含了傳感器、電子技術和自動控制技術，機器的視覺檢測技術在工業生產中得到了運用。對螺紋的圖像建立在CCD和CMOS的基礎上，利用計算機數據傳送軟件，直接利用板載進行圖像信息號的存儲。使用芯片進行圖像的處理，利用DSP進行控制，圖像采集模塊，是通過機器視覺圖像采集系統完成的。圖像采集質量的好壞決定了測量的精度。將螺紋的圖像進行處理，是通過圖像采集模塊完成。元時代呃圖像中包含了灰度、噪聲等，要利用系統進行圖像的噪聲、灰度和興趣點的處理，經過處理之后，得到了數據，提取，然后結合HALCON軟件計算參數，將螺紋的尺寸進行測量并將尺寸轉化為最終的結果。

4.2系統的軟件應用開發平臺是微軟公司研發的，螺紋測量系統就是在這個開發環境中進行測量的。C#語言面向的對象是新型的編輯語言，保留了VC強大的功能，具有VB簡單容易操作的特征，能夠進行圖像設計和處理，平臺的應用程序為平臺程序提供了語言環境。CDI+是圖形的設備接口，主要負責將繪圖程序與系統進行信息的交換，處理所有的圖形輸出，使得圖像能夠被創建，文本能夠被復制，圖形圖像能夠被作為對象操作，可以再控件上進行圖像的呈現。HALCON軟件，是圖像處理庫軟件，包含了數據管理構成和獨立函數，擁有圖像分析能力，對多種圖像可以進行處理。

4.3對螺紋的圖像進行預處理，采用黑白稿分辨率攝像機，通過投影照光源采集圖像，經過初始軟件采集到8位灰度圖像，信息處理之后，圖像能夠提供所有的螺紋信息，圖像處理過程中減少了圖像處理的消耗時間，實時采集的模擬信號被經過轉換，生成了數字圖像信號，計算機接收到數據之后，通過軟件進行了后續的算法。

原始圖像采集

將采集到的螺紋圖像進行噪聲的調試。圖像數據和信號傳輸在經過信號轉換的過程中，生成了很多的電子器件的磁場和脈沖，得到了類似PC機的干擾，對于信號和數據進行隨機性的測量，得到的就是噪聲。除了對于圖像進行明顯的圖像質量的噪聲獲取之后，進一步進行圖像的處理，顯現出經過優化的非平穩性的噪聲。

經典的數字圖像處理將噪聲歸類到相應的概率密度函數，通過概率統計的算法，能夠描述噪聲。

高斯噪聲概率密度曲線

經過后續的系統軟件的平臺的搭建，原始采集道德螺紋圖像經過去噪處理之后，得到了噪聲的高頻部分，通過低濾波器得到了螺紋圖像的卷積處理結果。

噪聲影響下的螺紋圖像

4.4螺紋圖像的灰度級進行修正，是圖像處理中的較為基礎的部分z.ai空間領域內進行圖像的處理，是將圖像攜帶的數據信息，表現在灰度的行駛中，對于彩色圖像中多余的信息和數據，可以進行更高的處理數據的處理。但是這種數據的處理，相對的時間消耗是非常大的，不能滿足工業生產中的需求。彩色圖像的每種顏色分為256種級別。彩色圖像的像素點抱哈了1677216種變化。利用CCD相機可以將分辨率進行數據的處理，但是這種海量的數據占用了系統的過多的資源，影響了后續的圖像測量和提取。從經濟角度出發，彩色圖像不是最優的選擇，灰度圖是對彩色圖像進行特殊處理的技術，在像素內的三原色進行變化范圍的調試，圖像灰度化之后，測量的螺紋信息在很大程度上能夠反映出基本的數據信息。

目前進行圖像灰度化的方式包含了提取像素法、內存法和指針法三種。三種方式對比，提取像素法的代碼相對簡單，能哦故利用GDI+對難度進行降低，但是運行的速度是最慢的。內存法是對內存中的圖像進行數據的處理，速度比提取像素法要高，指針法是在圖像處理的過程中，進行后續的圖像的處理，速度是最快的。

三種方法灰度化速度對比

4.5通過二值化，得到了能夠完整保證圖像輪廓邊緣的方法是迭代法的結論。螺紋的圖像平滑處理上，保持圖像邊緣效果是關鍵。圖像處理傳輸的過程中會導致圖像的輪廓不清晰，細節發生模糊，無法進行螺紋的特征提取和識別?？头€性濾波器的圖像細節模糊的問題，需要采用減輕圖像噪聲的方法，保證邊緣輪廓的清晰度。

不同二值法對比圖

4.6 CMOS圖像傳感器將光電轉換信號通過放大功能的像素進行放大，選擇讀取電壓和電流信號，從細節上進行螺紋構造的獲取。具有很高的精度，成本也很低。

5.結語

隨著光機電技術的不斷演進，圖像處理和機器視覺技術的結合使得圖像獲取的精度要求不斷的提高，對于螺紋進行圖像采集，采用光機電技術，可以進行很好的邊界定位，使得圖像識別度不斷的增高。在感光度方面，CCD傳感器的運用，也使得混色問題得到了很好的解決。通過性能對比，目前對于螺紋精密測量的，能夠抗擊噪聲干擾，獲得高質量的采集圖像。

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