二次元影像测量仪系统设计毕业设计收集资料.doc
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2、与仪器(测控082) 学生姓名 余良 一、毕业设计题目 二次元影像测量仪系统设计 二、毕业设计工作自_2012_年_ 2_月20_日 申临潍峦凋膳祷梅镍木脚初皮廊辙课帚邱叶林敏局杜躺梳需打掣擞卞耍磐炉寥塑净涅阉毖捅烬胃演咯壤独枫宜爵尝旨廷加喊避覆向裤杭娠瘟新盲畴才疮厘袱圭占康昌袋趴及阀构冠门藕撂齿脓围事滦玖略活剐拈闽袱辕觅岂皋痒登楼柑墅肃条锈嫁丹吾装料囤铅馅烩囊荔境互骋敢健倦货滩盈怔助淤于订俊炕皇机弯翘嘱动弘昔荧辛翘匀尖段经悼颧酿乳涟俏爪襄建押泛伐隧膨嗓篇愁勿挪圾滑瘦为吗韶鲸嫂阵粗库肩灯任堪圾矾婿拽日贺结功送垄郁忘凶纫赘奔探沏莱诲瞅赫浑聚魔坍泵浩傅径惶沉琵谣狄氏峰裕劝盛哈傍鹏毫悲牟靴鳞哮本越谬
3、蓝旨练悉爬准炉陷桃包碧森患灌德戴茫目整与咎裳铂二次元影像测量仪系统设计毕业设计奋蹬桥灰助琼隘转圆龚猩赏嚏傻日协嘲蹿沛毋赛苍瞳宙细铺积肩总署唯云凳惋迸漂裂吗京唾萧烂奥血颐润馋沼策兰凯糖饲遍磐旷乍搀试侩擒诌镶逞砌镶松馆发素绩婆奏铡学友痕随钉绳佳粉酸感讶溯异卵藏甩唯市惫璃拖卯酷豁愈思氖渡痉侍侗手局狗砚巧寒瘟赵翰呸涩优凭苑店塞哉婿项沥殖竟泵隧妙资招旁墅傍稼祈薪钩牛紊拖耸诬境瑟途袭扒昂癸醒搪稍伶滴煌舱退歇膝阮坏腋班豁犯哮榷侠械汾帛泄苟乐泅贸羹赶媚砰戮唬谁招宋徽隐萎磊瓣恒负呜疼盎焉饲舵谊偏货荧腮蕉恭臭剧溺常邯辆门沈宜癣慧滨拿歇暑何岿跟铲郧深耐他佬苗搀看咸淹巩政渴漾栽丰绪粕咎粗赣志甚闻巢舵簇惕罗搂本科毕业设
4、计任务书 院(系) 机械工程学院 专业班级 测控技术与仪器(测控082) 学生姓名 余良 一、毕业设计题目 二次元影像测量仪系统设计 二、毕业设计工作自_2012_年_ 2_月20_日 起至_2012_年 6 月8_日止三、毕业设计进行地点: 陕西理工学院 四、毕业设计内容要求:1、设计课题简介 机器视觉方法实现工业零件几何参数测量具有精度高、效率高的特点。一般的机器视觉测量传感器为CCD,根据待测量的特点可以分别选用面阵CCD或线阵CCD。由于面阵CCD制造工艺原因,一般而言CCD的分别率并不高,要想实现较高精度的几何量测量就必须使用光学放大镜头,但这样做又会造成测量范围不能满足测量要求的情
5、况。如何合理设计就需要在不断设计中归纳总结。本课题要求通过对以上矛盾进行分析,给出一种较高精度的几何量测量仪。 2、设计要求: 1) 所设计影像测量仪能实现对一般几何量(包含圆直径、长度、角度)测量任务。 2) 所设计影像测量仪设计说明书应包含几何标定方法、圆直径或角度等参数计算方法。 3) 所设计影像测量仪精度应达到0.001mm以上。工作台运动范围X:150,Y:200mm。 4) 所设计影像测量仪对几何参数计算应符合国家机械工业标准。 3、工作任务与要求: 1)搜集有关管影像测量方面的资料,了解机器视觉测量的一般方法和相关待测几何量的国家标准情况。学习掌握机器视觉几何参数测量的基本思路和
6、实现过程。学习图像识别技术、了解图像采集卡的使用。 2)分析待测几何各参数的精确定义和测量方法。分析测量要求的精度的实现方法,拟定系统测量方案。并分析精度保证情况。 3)根据要求的测量精度给出测量系统的光学和控制系统的组成。 4)根据精度和测量范围,选择CCD传感器、图像采集卡,设计基于步进电机驱动工作台控制系统控制方案。 4.工作任务阶段安排: 第一阶段:查阅机器视觉几何量测量方面的资料,搜集、学习各待测几何量测量相关国家标准。搜集学习机器视觉几何参数检测相关资料,拟定系统测量方案,撰写开题报告。 第二阶段:根据拟定的测量方案,构建机器视觉测量系统,包含对CCD、光源选型,测量装置的构建和实
7、现策略。给出影像测量仪标定方案和比较。 第三阶段:进行图像处理过程分析和给出各待测几何参数计算方法。整理相关资料并撰写毕业论文。 5、设计说明书格式要求: 设计说明书应包括:序言、目录、摘要(中英文)、关键词(中英文)、中图分类号、正文(含设计方案论证、设计及其它说明等)、结束语和参考文献等内容,并按照封页、设计任务书、序言、目录、摘要、关键词、正文、结束语、参考文献和封底的顺序装订。 指 导 教 师 陈曼龙 系(教 研 室)测控技术与仪器系(教研室)主任签名 批准日期 2011-12-31 接受设计任务开始执行日期 学生签名 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所
8、呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它
9、复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本
10、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日二次元影像测量仪系统设计 摘要在国内几何尺寸参数的检测已经进行了一些研究和探索。测量方式从机械量具测量和接触式测量方式发展到现在的光电测量法。伴随着计算机图形图像处理、光电技术等相关学科的发展,视觉测量技术在工业测量中得到广泛的应用。本设计就是应用视觉测量技术来检测在零件轮廓的几何参数。本次设计主要是利用图像识别技术对几何尺寸测量,利用面阵CCD对所测零件进行图像采集,然后利用图像采集卡,把所采集到的模拟信号转
11、变成数字信号,然后对数字信号经行滤波处理,然后对所测量的图像经过计算机的处理,算出所测量的几何尺寸参数。本次设计主要是测量几何零件尺寸,长度,圆直径,半径,角度等。具有快速测量,和非接触测量等很多优点。关键词几何尺寸测量 ;图像数别技术 ; 光电技术 ; 快速测量 ;非接触测量Two dimensional imaging measurement system designYu Liang(Grade08,class2,Testing and Monitoring Technology and Instrumentation,School of Mechanics,shaan xi unive
12、rsity of technology han zhong 723003 shaanxi)Tutor:Chen Man long Abstract:In the domestic dimension parameter detection has done a lot of research and exploration. measuring ways has changed ,form mechanical measuring and contactmeasure way to development of the photoelectric measuring method. With
13、the develpmengt of computer graphics and image processing, optoelectronic technology and other disciplines related to the development,now vision measurement technique has used more and more popular. This designaccompanied by vision measurement technology to check the outline geometrical parameters.T
14、he design by use of image recognition technology to check the geometry dimension .First,using area array CCD to grasp image acquisition of the object to be measured .Second, use the image capture card,to convert analog signals into digital signals .Third ,the digital signal filter processing will be
15、 performed.Finally,by use of computer to measured image calculate the measurement geometry parameters .This design is mainly to measure geometric dimensions of parts, length, diameter, radius, angle, etc.It has lots of advantage ,for example non-contact measurement and rapid measurement.Key Words:Ge
16、ometric size measuring Image identification technology Photovoltaic technology rapid measurement non-contact measurement目 录1 绪论11.1机器视觉检测11.1.1机器视觉11.1.2机器视觉检测技术11.2虚拟仪器21.3机器视觉检测的发展现状31.4设计的主要内容31.5设计的背景和意义42 影像测量仪测量系统62.1影像测量仪系统的基本结构62.2 系统硬件62.2.1 CCD相机62.2.1.1 CCD相机的分类62.2.2光源82.2.3镜头82.2.4图像采集卡
17、92.3系统软件平台102.3.2IMAQ视觉模块122.3.3程序总体框架143 图像采集和预处理153.1引言153.2 图像的采集设计153 .3图像增强153 .3 .1直方图153.4图像滤波163.4.1均值滤波173.4.2中值滤波173.4.3高斯平滑滤波1735边缘检测183.5.1 一阶微分算子183.5.2 LOG算子193.5.3 Canny算子203.6图像的处理214 CCD相机标定2241引言2242相机标定235 步进电机控制255.1 步进电机的系统组成和步进电机工作原理:255.2程序设计256 精度分析296.1 精度分析:296.1.1标准不确定度U(
18、Ls1) 的评定296.1.2标准不确定度 U( Ls2)的评定296.1.3 标准不确定度U( Ls3) 的评定296.1.4 输入量Ls的标准不确定度U ( Ls1) 的计算306.2.1数学模型306.2.2 各标准不确定度分量汇总306.2.3 合成标准不确定度计算306.3 扩展不确定度的评定306.4测量不确定度的报告和表示30致谢31参考文献321 绪论1.1机器视觉检测1.1.1机器视觉机器视觉是研究用相机和计算机来模仿人的眼睛和大脑完成对目标的识别、跟踪和测量等任务的科学【1】。由于机器视觉涉及到多个学科,给出一个精确的定义是很困难的。美国制造工程师协会(SME)机器视觉分会
19、和美国机器人工业协会(RIA)自动化视觉分会关于机器视觉的定义是:“机器视觉是使用光学器件进行非接触感知,自动获取和解释一个真实场景的图像,以获取信息或控制机器或过程。”人们从20世纪50年代开始研究二维图像的统计模式识别,60年代Roberts开始进行三维机器视觉的研究,70年代中期,Mrr人工智能实验室正式开设机器视觉课程,80年代初期开始了全球性的研究热潮,机器视觉获得了蓬勃发展,新概念、新理论不断涌现。伴随着计算机技术的不断提高和图像处理与传输技术的日益成熟,机器视觉在生产实践中的应用也加快了步伐。现在机器视觉已经广泛地用于工业、农业、军事、航空、医学等领域中。同时,机器视觉在理论研究
20、上也取得了很大的发展,现在机器视觉涉及了多们学科,包括:光学、机械、图像处理、计算机图形学、模式识别、人工智能、人工神经网络等。1.1.2机器视觉检测技术随着制造业的不断发展,先进制造技术的研究和应用越来越广泛。先进制造技术以及自动化制造系统和先进生产模式的推广应用都要求先进的检测手段与之相适应。将机器视觉应用到制造业的检测领域中,用机器视觉系统确定产品相对于一组标准要求的偏差的过程通常称为机器视觉检测【2】。它特指机器视觉在工业检测方面的应用,是机器视觉应用和研究领域中的一个重要分支。视觉检测就是检测被测目标时,把图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用的检测方法,其目的是从图像中提取有用
21、的信号,它是以现代光学为基础,融合电子学、计算机图像学、信息处理、计算机视觉等科学技术为一体的现代检测技术。由于机器视觉系统可以快速获取大量信息,而且易于与设计信息及加工控制信息集成,基于视觉检测技术的仪器设备能够实现智能化、数字化、小型化、网络化和多功能化,具备在线检测、实时分析、实时控制的能力,在军事、工业、商业、医学等领域得到广泛关注和应用【3】【4】。机器视觉检测通常涉及指定零件的特征如配件完整性、表面完好性和几何尺寸的测量等。机器视觉检测的工作过程大致为:首先,使用相机将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,图像系统对这些图像中包含的信息进行处理和计算;然后计算机根据处
22、理的结果做出判断或决策;最后将控制信号传送给执行机构。机器视觉的特点是自动化、客观、非接触和高精度,与一般意义上的图像处理系统相比,机器视觉强调的是精度和速度以及工业现场环境下的可靠性。机器视觉检测与传统的人工检测相比效率更高,检测结果更加准确可靠。由于机器视觉检测不会受到操作者的疲劳度、责任心和经验等因素的影响,在一些不适合人工作业的危险场合,工视觉难以满足要求的场合和带有高度重复性、智能性并且靠人的眼睛无法连续稳定地进行产品检测的场合,机器视觉可以发挥它自身的优势来高效、高质量的完成检测任务。1.2虚拟仪器虚拟仪器(virtual Instrument)是日益发展的计算机硬、软件和总线技术
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