基于数字图像处理的大长度线纹量具自动检测系统的研究

论文摘要

装置自动化程度高、精度高、适用面广是大长度计量检定的重要导向,随着光、机、电各专业技术的不断发展,基于数字图像处理、激光干涉测长、无线运动控制、高精度环境参数测量的自动化直接测量系统日渐替代手工比较测量。课题根据大长度计量需求,设计构建了一套自动化检测流程。基于数字图像处理的逻辑判别与直接测量功能,实现了线纹量具的静态与动态自动检测方式。针对不同量具刻线,实验并选择适用的图像增强、图像二值化、刻线中心识别算法。为快速实现直接测量,本文提出了一种基于图像相关测度与互相关函数,用激光干涉仪直接标定像素大小的新方法。实验结果表明：基于数字图像处理的自动化检测系统,适用多数大长度线纹量具的快速测量检测,其测量不确定度符合规程要求,具有实际应用价值。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 图表索引
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 课题的研究内容、意义
• 1.3 大长度线纹量具检测技术的发展过程
• 1.3.1 机械式比较测量
• 1.3.2 手动式直接测量
• 1.3.3 半自动直接测量
• 1.3.4 自动化直接测量
• 1.4 数字图像处理概述
• 第二章 刻线特点及图像处理方法
• 2.1 大长度线纹量具的基本特性
• 2.1.1 三等标准金属线纹尺
• 2.1.2 标准钢卷尺
• 2.1.3 因瓦基线尺
• 2.1.4 工作计量线纹量具
• 2.2 数字图像处理技术
• 2.2.1 数字图像获取技术
• 2.2.2 数字图像无线传输技术
• 2.2.3 数字图像分析识别技术
• 2.3 图像处理编程软件的选择
• 第三章 实验装置及测量流程
• 3.1 自动检测系统结构
• 3.1.1 图像采集处理系统
• 3.1.2 激光干涉仪测长
• 3.1.3 运动控制
• 3.1.4 测量环境
• 3.1.5 应用平台软件
• 3.2 自动检测流程
• 3.2.1 静态检测
• 3.2.2 动态检测
• 第四章 测量方法研究及算法实现
• 4.1 线纹量具刻线中心判断
• 4.1.1 基于直方图处理的图像增强
• 4.1.2 二值化阈值的判断
• 4.1.3 基于灰度值统计的刻线中心识别
• 4.1.4 基于霍夫变换的刻线中心识别
• 4.2 CCD细分及亚像素边缘定位技术
• 4.3 图像像素大小的标定
• 4.3.1 标准线纹模板对像素标定
• 4.3.2 激光干涉仪对像素标定
• 4.4 基于图像处理的直接测量
• 第五章 实验验证与测量不确定度评定
• 5.1 标定与检测实验
• 5.1.1 干涉仪标定重复标定像素大小
• 5.1.2 三等标准金属线纹尺检测
• 5.2 三等标准金属线纹尺测量不确定度评定
• 5.2.1 数学模型
• 5.2.2 方差和传播系数
• 5.2.3 计算分量标准不确定度
• 5.2.4 合成标准不确定度
• 5.2.5 有效自由度
• 5.2.6 扩展不确定度
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录