[发明专利]一种基于线阵CCD的亚像素边缘零件直径尺寸测量方法

说明书

本发明公开了一种基于线阵CCD的亚像素边缘零件直径尺寸测量方法，具体包括如下步骤：1)线阵CCD数据处理步骤、2)数据拟合定位边缘点步骤、3)边缘粗定位步骤、4)尺寸初测定步骤、5)尺寸测定步骤；本发明提供设计合理、高精度测量的一种基于线阵CCD的亚像素边缘零件直径尺寸测量方法。

技术领域

本发明涉及尺寸测量技术领域，更具体的说，它涉及一种基于线阵CCD的亚像素边缘零件直径尺寸测量方法。

背景技术

现有技术中，测量金属管嘴等微小圆筒形工件的直径尺寸时，测量者将一定尺寸的栓规套在工件的外侧进行测量。另外，进行自动测量时，将工件载置在V台等上，将接触式测量仪器的触针抵接到其外径部并使工件旋转，根据这时触针的位移量求得工件的内径尺寸。或者，将载置在V台等上的工件的端面用CCD摄影机进行摄像，根据得到的图像数据通过图像处理求得工件的内径。

但是，使用栓规进行测量时，测量者必须一件一件通过手工作业进行测量，有需要很多劳动力的缺点。另外，由于是手工操作，还有缺乏准确性的缺点。而使用线阵CCD测量仪器的测量中，会受到很多因素影响如背景图像是起伏变化的,与背景光强度有关；背景中有许多噪音(杂散点),特别是在动态复杂环境下的测量中,噪音的出现是随机的；再者目标的边缘是曲线形状,并不明显,且不对称。因此难以精确得出测量零件的直径尺寸。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供设计合理、高精度测量的一种基于线阵CCD的亚像素边缘零件直径尺寸测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于线阵CCD的亚像素边缘零件直径尺寸测量方法，具体包括如下步骤：

1)线阵CCD数据处理步骤：对通过线阵CCD获取的尺寸测量图，进行数据噪声剔除和噪点滤波消除处理；

2)数据拟合定位边缘点步骤：将步骤1)处理后的数据通过最小二乘法拟合直线方法实现获得某一处最大斜率，并将其作为激光测量点的边缘点；

3)边缘粗定位步骤：根据步骤2)中获得的边缘点分布数据，通过Canny算子来进行像素定位，确定实际边缘的大致区域；

4)尺寸初测定步骤：采用像素均值插值方式，获取零件表面交点以确定零件尺寸；像素均值插值方式具体如下：

对线阵CCD获取的数据中，找到边沿中心区段位置，并通过平均值的M次细分插值方式进行插值；在边缘区域找合适的区间a₁、a₂、a₃、a₄四个边沿区域像素点,找到与之匹配的q₁、q₂、q₃、q₄灰度值，通过均值方式插入一个适当若干点a_n,q_n点，即当前第N次的亚像素坐标为a_n，具体插入方式如下：

再通步骤2)中的最小二乘法拟合的函数，找到对应的灰度值q_n，由此获得相应的完整的插值数据；

5)尺寸测定步骤：通过重复步骤3)、步骤4)进行二次数据处理，精准定位边缘数据，得出零件直径尺寸数据。

进一步的，步骤1)中数据噪声剔除和噪点滤波消除处理如下：

以主图像为基线,给定两个阈值d和N，令H(i)表示第i个像素的灰度值，假定在第1个像素处没有噪音，即H(1)为正常的灰度值，假定像元素数为M，对于像素i从1到M-1；

如果有|H_i+1-H_i|＜d，则证明灰度值是连续变化的，H(i+1)不属于应该剔除的噪音点；