[发明专利]一种边缘零件直径尺寸测量方法

说明书

本发明公开了一种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：采用通过对拟合的直线函数求导，得出在区间[a，b]，[c，d]之间的最优左右两边的边沿坐标，从而得到一个最精确的坐标值；

5)尺寸测定步骤：零件直径尺寸测量，采用的基本模型如下：

其中d为零件直径(mm)；h为单个线性阵列像素宽度(mm)；ΔP为零件遮挡的线性阵列像素个数；β为光学系统的放大倍数。

则Δp＝p_R-p_L，其中P_R表示右边边沿斜率最大的某一点；P_L表示左边边沿斜率最大的某一点；

然后由如下公式得零件直径：

其中，d为零件直径(mm)；h为单个线性阵列像素宽度(mm)；j为零件遮挡的右边线性阵列像素位置；i为零件遮挡的左边线性阵列像素位置；β为光学系统的放大倍数。

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；

线阵CCD数据的前端处理通过一阶RC低通滤波器实现，假设电路的输出阻抗很大，输入阻抗很小，可获得以下公式：