ccd技术与图像测量在叶片测量中的应用

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1、CCD技术与图像测量在叶片测量中的应用CCD技术与图像测量在叶片测量中的应用I计潮技术ApplicationofCCDandImageTechniqueintheBladeEdgeMeasurement[王德辉WangDehui张世林ZhangShilin王桂芝WangGuizhi【作者简介】王德辉,男.高级工程师.航空丁业公司第九区域长度计量站副站长.工作单位:航.卒工业总公司第九区域长度计量站通讯地址:150(166哈尔滨市51号信箱区域站.张世林王桂芝,航空工业总公司第九区域长度计量站(暗

2、尔滨150066)【捕要】车文主要针对叶片前绦R的性能测量.介绍一下藐单位研制的专用测量设备的原理,CED与圉像测量拄木的应用以及为提高测量敢率,直观准确显示测量结果而采用的一些新拄木的情况.【关键词】CCD阿像处理叶片测量I收藕时间】2001—12—3i国内生产发动机叶片的厂家,对叶片型面的检测,大都采用标准样板间隙法,摇摆测具配以标准件比较法,自制光学跟踪叶片型面检测仪,多通道电感,氟柱型面检测仪,气动多点叶型检查仪,三坐标测量机等,但使用成功的,稳定的仍是传统的标准样板光隙法而对于前缘R采

3、用放大镜目测,技术落后,精度较低.航空发动机叶片前缘R性能(应是标准R型面并与叶型圆滑过度,不应是尖顶,平头,及其他不规则的型面)的好坏,与发动机的降油耗,加速性及寿命密切相关.饵决这一难题,可以提高飞机发动机的总体性能.对叶片前缘进气R型面进行专门检测在国外比较受重视,但是,国内现在还没有类似的专用检测设备.本文将我们利用CCD与图像测量技术测量叶片前缘R的做法做一介绍.1仪器工作原理及CCD图像处理框图计量与测试技术?2002?NQ.2为对叶片前缘进气R型面进行专门检测,我们研制了一台专用设

4、备,其工作原理如下;用一束半圆柱形光以一定角度投切前缘R部分,从另一角度用CCD器件接收切面影像(物镜放大7倍,电子放大37.5倍),用计算机作图像处理,根据影像深度计算前缘R的特性(尺寸和形状).如图1所示.具体过程为:(1)采用白行研制的光学系统,光源通过聚光镜,形成一束半圆柱形刃切光(如图1),以45度方向投射到叶身型面上,然后以另一方向的45度观察到其影像.像,然后将信号传八算机进行数据处理,用VC编程完成图像信息的处理和输出过程,具体框图如匿2所示.2图像处理图像处理部分包括预处理,边

5、缘细分定位,边缘拟合等过程.2.1预处理图像预处理是对原图像进行的灰度校正,噪声过滤和畸变校正等过程.对不同的图像处理要求有不同的预处理法在这里,项处理的主要目的是减少噪声,因此,在这里采用的是图像平滑技术(1)平滑图像中的噪声往往和信号交织在一起,如果平滑不当,就会使图像本身的细节如边界轮廓线条等变得模糊不清,从而使图像降质,所以臣像平滑总是要付出一定的细节模朔代价.图像平滑处理方法视其噪声本身的特性而定.可以在空间域也高分辨力ccD摄{皇头l}H;H来集卡ll莸Il处理辅臼结果囤2(2)采用

6、面阵CCD摄像头进行反射光的信号采集.面阵CCD传感器和图像采集卡采集并放大切面图可以在频率域采用不同的措施.在空间域里一类力法是噪声去除,另一娄方法是对整个图像进行平均运算.主要的方法有线性平滑,自适应平滑,非线性平滑和中值滤波等线性平滑是以图像模糊为代价来换取噪声的减少,而且S面积越大,噪声减少越显着,但模糊性也越大.可以证明平滑后的噪声标准偏差降为原来的1/田√M,线性平滑的缺点是边缘模糊,细节容易丢失.非线性平滑的优点是保留边缘,特别是当目标面积较大时,可得到较好的图像细节特性.中值滤波

7、是一种非线性信号处理方法,与其对应的中值滤波器当然也是一种非线性滤波器.它在一定条件下可以克服线性滤波,如最小均方滤波,平均值滤波(平滑滤波,等带来的图像细节模糊,而且对滤除脉冲干扰及图像扫描噪声最为有效.考虑各种滤波的优缺点,在这里采用中值滤波.(2)中值滤波原理中值滤波就是用一个含有奇数点的楫动窗口,将窗口正中的那点值用窗口内各点的中值代替.设有一个一维序列^,,2…,.取窗口长度(点数)为m(为奇数),对此一维序列进行中值滤波,就是从输入序列中相继抽出一个数,一,,.^+t,一,～,其中,

8、为窗口中心点值,=再将这m个点值按其太小排序.取其序号为中心点那个数作为滤波输出.用数学公式表达为:Med:^一?…,,…,}i∈Z,=?(1).'二维中值滤波的表达式为:=Med}(2)其中.4为窗口,1为二维数据序列.二维中值滤波的窗口形状和尺寸设计对滤波效果影响较大.不同的图像内容和不同的应用要求,往往采用不同的窗口形状和尺寸.常用的二维中值滤波窗口形状有线状,方形,圆形,十字形以及圆环形等窗口尺寸一般先用3再用5,逐渐增大,直到其滤波效果满意为止.就一般经验来讲.对于有缓变的较长轮廓线物