[发明专利]轴类工件外径影像测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种轴类工件外径影像测量装置，其特征在于包括底座（1）、平台（2）、光源（3）、显微镜（4）和相机（5），显微镜（4）通过安装支架固定在底座（1）上，光源（3）设在显微镜（4）镜头下方的底座（1）上，平台（2）位于光源（3）上方，平台（2）的中间嵌装有一块透明片（6），透明片（6）的位置和光源（3）的位置相对应，透明片（6）上设有一块轴类工件安放座（7），所述的相机（5）位于所述的显微镜（4）上方并且和显微镜（4）相连，所述的相机（5）再通过数据线和计算机（16）相连。

2.根据权利要求1所述的轴类工件外径影像测量装置，其特征在于所述的光源（3）为多粒相串联的发光二极管（8），所述的发光二极管（8）呈环形排列并且其照明方向朝向环形的轴线，每粒发光二极管（8）的轴线倾斜于所述的底座（1）。

3.根据权利要求2所述的轴类工件外径影像测量装置，其特征在于所述的发光二极管（8）有12粒，12粒发光二极管（8）呈半径为2厘米的环形排列，每粒发光二极管（8）的轴线和所述的底座（1）之间的夹角为45度。

4.根据权利要求1或2或3所述的轴类工件外径影像测量装置，其特征在于所述的底座（1）上设有一个二维移动座（17），所述的平台（2）设于所述的二维移动座（17）上，所述的光源（3）被围在二维移动座（17）内。

5.根据权利要求1或2或3所述的轴类工件外径影像测量装置，其特征在于所述的光源（3）的电压输入端和PWM数字可调电路的输出端相连，PWM数字可调电路的输入端和所述的计算机（16）相连。

6.一种使用如权利要求1或2或3所述的轴类工件外径影像测量装置的测量方法，其特征在于包括以下步骤：

a. 打开所述的光源（3），打开安装在所述的计算机（16）上的轴类工件外径测量软件，所述的显微镜（4）获得的光学信号通过所述的相机（5）转换成视频信号，最后显示在所述的计算机（16）的显示屏上； 

b. 将一个轴类标准件置于所述的轴类工件安放座（7）上，使轴类标准件的边缘的视频进入所述的计算机（16）的显示屏上的视场中心；

c. 调节所述的显微镜（4）的物镜放大倍率、物距及像距，直至在所述的计算机（16）的显示屏上看到清晰的轴类标准件的边缘，所述的计算机（16）采集并保存此时轴类标准件的边缘的标准静态图像；

d. 移走轴类标准件，在所述的轴类工件安放座（7）上放置被测轴类工件，所述的计算机（16）采集并保存此时被测轴类工件的边缘的被测静态图像；

e.通过所述的计算机（16）上的轴类工件外径测量软件中的图像处理及计算方法对步骤c中得到的标准静态图像和步骤d中得到的被测静态图像进行处理和运算，最后计算出被测轴类工件的外径并显示在计算机（16）的显示屏上。

7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于所述的光源（3）的电压输入端和PWM数字可调电路的输出端相连，PWM数字可调电路的输入端和所述的计算机（16）相连；所述的步骤a为：打开所述的光源（3），打开安装在所述的计算机（16）上的轴类工件外径测量软件，通过轴类工件外径测量软件调节PWM数字可调电路的输入端信号，再由PWM数字可调电路的输出端信号调节所述的光源（3）的供电电压，进而调节所述的光源（3）的亮度，所述的显微镜（4）获得的光学信号通过所述的相机（5）转换成视频信号，最后显示在所述的计算机（16）的显示屏上。

8.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于所述的底座（1）上设有一个二维移动座（17），所述的平台（2）设于所述的二维移动座（17）上，所述的光源（3）被围在二维移动座（17）内；所述的步骤b为：将一个轴类标准件置于所述的轴类工件安放座（7）上，调节二维移动座（17），使所述的平台（2）作X向平移和作Y向平移，使轴类标准件的边缘的视频进入所述的计算机（16）的显示屏上的视场中心。

9.根据权利要求6或7或8所述的测量方法，其特征在于所述的步骤e中的图像处理及计算方法包括以下步骤：

E1. 将步骤c中得到的标准静态图像和步骤d中得到的被测静态图像均作灰度直方图均衡化并将两者相减得到偏差图像；

E2. 将偏差图作阈值分割得到二值图像；

E3. 对二值图像作形态学处理去除孤立点和毛刺等噪声；

E4. 通过索贝尔算子提取二值图像边缘；

E5. 通过边缘直线拟合计算出边缘斜率；

E6. 计算两边缘之间的像素数，由该像素数计算出被测轴类工件的外径。