硕士论文--二维几何量自动测量系统研究.doc

硕士学位论文 二维几何量自动测量系统研究 摘 要 几何量测量广泛应用于机械、仪表、电子、航空航天等行业，随着科学技术与工业的发展，对几何量测量技术及相应的测量仪器提出了愈来愈高的要求，近几年出现了将机器视觉技术应用于几何量测量的新方法。应用机器视觉技术的几何量测量仪器具有非接触式测量，自动化程度高，环境要求低，测量精度高等优点，具有广泛的应用前景。 本文设计了一套基于机器视觉技术的几何量自动测量系统，能同时实现长度、角度、直线度、圆度等多种几何量的自动测量。该系统使用步进电机驱动一个二维数控平台，采用CCD摄像机和光栅尺采集被测物体的轮廓坐标数据，运用路径自动生成算法实现被测物体轮廓坐标数据的自动获取，利用二维几何量自动测量软件实现几何量测量。本文主要工作内容如下： （1）设计了二维几何量自动测量系统的机械结构。设计了由步进电机驱动的二维数控平台，平台的正上方安装有光学放大镜头和CCD摄像机，平台的导轨上安装有光栅尺。 （2）研究了图像采集与处理技术，实现了基于DirectShow技术的图像采集方法，设计了自适应阈值的Canny边缘检测算法和数学形态学算法，实现了被测物体轮廓图像的亚像素边缘检测。 （3）研究了基于FPGA和单片机的光栅信号处理技术。设计了光栅信号处理电路和FPGA逻辑电路，编制了单片机控制程序，实现了光栅尺信号的处理。 （4）设计了步进电机运动控制电路和测量路径自动生成算法，实现了被测物体轮廓坐标数据的自动获取。 （5）开发了几何量自动测量系统软件，实现了被测物体直线度、圆度、平行度和长度尺寸等的自动测量。 实验结果表明，二维几何量自动测量系统能够实现对被测物体待测几何量的自动测量，具有较高的智能化程度和测量精度。 关键词：机器视觉，几何量，图像处理，传感器，自动控制，测量软件 Abstract The measuring of HYPERLINK /dict_result.aspx?searchword=%e5%87%a0%e4%bd%95%e9%87%8ftjType=sentencestyle=t=geometrical+parameter geometrical parameter has been used in many industry fields, such as machinery, instrument, electronics and aerospace. With the development of science, technology and industry, the increasingly higher requirements of the measuring technology and correlated instruments of geometrical parameter have been put forward in recent years, a new method using machine vision technology to realize the geometrical parameter measurement has been proposed. Due to the advantages of non-contact measuring, high automation, low HYPERLINK /dict_result.aspx?searchword=%e7%8e%af%e5%a2%83%e8%a6%81%e6%b1%82tjType=sentencestyle=t=environmental+requirement environmental requirement and high precision, the measuring instrument of HYPERLINK /dict_result.aspx?searchword=%e5%87%a0%e4%bd%95%e9%87%8ftjType=sentencestyle=t=geometrical+parameter geometrical parameter based on machine vision technology has a wide application prospect. An HYPERLINK /dict_result.aspx?searchword=%e8%87%aa%e5%8a%a8%e6%b5%8b%e9%87%8ftjType=sentencestyle=t=automatic+measurement automatic measurement system which can implemen