[发明专利]一种基于CCD的零件尺寸测量方法

说明书

技术领域

本发明属于测量仪器制造及测量技术领域，具体指的是一种基于CCD的零件尺寸测量方法。

背景技术

近些年来，视觉化测量技术在国内外发展很快，已广泛应用于几何量的尺寸测量、航空遥感测量、精密复杂零件微尺寸测量、外观监测、光波干涉图、应力应变场状态分布图等和图像有关的技术领域。在理论研究方面，主要研究图像的边缘检测算法。长期以来，人们一直在研究各种能较好实现边缘检测的方法。1965年，L.G Roberts最早开始系统的研究边缘检测，提出了Roberts边缘检测算子，随后，在1970年左右，J.Prewitt,L Sobel就分别提出了自己的边缘检测算子：Prewitt算子和Sobel算子，这些经典的边缘检测算子计算比较简单，运算速度快。1980年，Marr和Hidreth提出了一种新的边缘检测理论和技术，即log算子。

1986年，John Canny提出了边缘检测的三条准则，即著名的Canny三准则，这使得寻找给定条件下最优算子的工作转化为一个泛函优化的问题，从而为寻找给定条件下最优滤波器开辟了新的也更有效的道路。

这些算子都能够很好地提取图像边缘，但是由于图像本身的复杂性、有效边缘与噪声均为高频信号导致的易混淆性、光照阴影和物体表面纹理，以及对于不同的使用者来说所关注的边缘信息也不相同等因素的影响，使得边缘检测仍然是一个现实的难题，寻找一种对噪声不敏感，定位精确，不漏检真边缘又不引入假边缘的检测方法，始终是人们努力的目标。

在实际应用方面，电荷耦合元件CCD（Charge-coupled Device），称为CCD图像传感器；CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。国外许多大学、科研机构和企业都把CCD与光学仪器相结合，研制了许多应用CCD实现光电转换的新型光电测量仪器。例如日本三丰公司研制的三坐标CNC图像测量机Quick Vision可利用其自身复杂的探测系统来测量形状复杂的工件，该系统采用直流伺服电机控制X轴、Y轴和Z轴的机械运动。美国OGP公司研制的图像测量系统，具有精密的XYZ工作台，采用变焦镜头，可实现对工件的自动调焦。美国Sevenocean公司生产的ECON-IV型影像式精密测绘仪可对物体的长宽及线圆弧角度以及形位公差等进行测量与标注，并可将图形输入到AutoCAD软件中进行编辑，其测量精度可达5um。

国内用CCD进行非接触测量始于80年代初，现在己经取得了一些进展和成果，例如：中科院长春光学精密机械与物理研究所的陈爱华等人针对涡轮叶片上的圆孔特点，开发了涡轮叶片孔距测量系统。上海交通大学自动检测技术研究所研制的ICMM系列图像式坐标测量机，该系统采用具有专利的“电子准星技术”和模式识别技术，实现对被测工件的自动调焦自动瞄准，测量精度达到了0.5um。上海科源电子科技有限公司研制的LHMS微孔测量仪，实现了对微孔直径最大直径，最小直径，平均直径，面积，圆度的精确测量和计算。深圳赛克数码科技开发有限公司研制的SK8850(I2C-2A)型精密零件显微测量系统集合了数个科技成果与计算机屏幕测量技术的数码投影测量系统，该系统具有高速精确急停功能(专利技术)采用了全触摸屏操作方式，点哪走哪自动测量。

通过的光学成像技术，然后结合计算机图像处理技术，得到较高的测量精度与测量结果，可以解决传统接触测量所不能解决的一些机械几何量测量问题，方便操作，人性化屏幕显示与操作界面，成为未来图像测量仪器的发展趋势。

但是现有光学成像测量技术存在一个共性的问题就是需要先验知识，即预先知道所测量或者是零件类型，而且机械结构复杂，价格十分昂贵，难于推广。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于CCD的零件尺寸测量方法。所述零件尺寸测量方法采用基于特征点识别技术，利用零件的特征点来分类图元，从整体零件出发，而无需零件的先验知识。本方法实现只需CCD与计算机，无需复杂的机械结构，成本较低。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于CCD的零件尺寸测量方法，所述方法通过CCD采集待测零件数字图像，用计算机对采集到的数字图像信号进行处理，测量待测零件的尺寸；具体步骤如下：

步骤A，由CCD采集待测零件数字图像，通过高速数字接口传递给计算机实时处理；

步骤B，使用计算机实时图像处理方法测量待测零件尺寸；该图像处理方法中具体包括以下步骤：