测量系统的设计（小二号宋体）

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1、×××测量系统的设计（小二号宋体）张三1，张四*2（五号黑体）（如果只有一个单位不要标注上标1，2等数字）（1.××大学××学院，广东广州510002；（大学空格院系，省份空格城市空格邮编）2.××大学××学院，广东广州510006）（五号楷体）3摘要（小五号黑体）：目的：为了实现对工件的自动影像测量，建立了自动影像测量系统。对该系统所采用的图元识别、图元测量、基于自动聚焦原理的高度测量等算法进行研究。方法：首先，根据圆形和矩形图元的面积和真圆度等特征参数介绍了图元识别算法。接着，以直线和圆形图元为例分析了典型图元的测量

2、算法，即在提取图元边缘点的基础上进行图元拟合。然后，在分析比较能量谱等聚焦评价方法的性能的基础上，说明了采用自动聚焦原理进行高度测量的算法。最后，介绍了系统比例尺的设定方法以及光栅尺读数的误差补偿方法。结果：实验结果表明：比例尺的标定精度为0.5μm；图元的测量精度在微米级；高度测量精度为0.035mm。结论：基本满足自动影像测量的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求。（小五号楷体。（摘要和结论要按照本格式写，目的、方法、结果、结论分开写）（蓝色文字目的、方法、结果、结论在正式写作时删除）关键词（小五号黑体）：计算机视觉

3、；边缘检测；图元；曲线拟合；亚像素（小五号楷体）中图分类号：X932；TP394.1文献标识码：A文章编号：****-****（2018）-0引言（10磅黑体，此标题可以不要，但若有，编号就要为0）随着产品的微型化，加工订单的国际化，对产品测量和检测的要求越来越高。测量精度从0.01mm向0.001mm过渡,计量方式从抽检向全额检验过渡，测量项目从简单走向复杂、从单项走向多项综合。以往的检测手段难以满足现代工业检测的要求。影像检测技术是以现代光学为基础，融计算机图像图形学、计算机视觉、信息处理、光电子学和模式识别等科学为

4、一体的现代检测技术，它把被测对象的图像当作检测和传递信息的手段，从中提取有用的信号来获得待检测的参数。因其具有非接触、适应能力强、快速高效、准确、柔性好、可靠性高等特点，在现代工业检测中受到了广泛重视。近年，影像检测技术在国内外发展很快，已广泛应用于汽车、家电、机械制造、半导体及电子、化工、医药、航空、航天、轻工等行业来进行尺寸测量、航空遥感测量、精密复杂零件微尺寸测量和外观监测、光波干涉图、应力应变场状态图等和图像有关的领域[1-6]。本文将影像检测技术应用于工业产品的尺寸参数的自动测量之中建立了自动影像测量系统，并讨

5、论了测量中的基本图元的测量、基于聚焦原理的高度测量、基于图元特征的图元识别、光栅尺的误差补正以及比例尺的设定等自动影像测量系统关键算法[7]。实验证明影像检测技术应用于工业产品的测量领域，在保证测量要求的同时，使系统具有非接触、适应能力强、快速高效、准确、柔性好、可靠性高、操作简便和成本低等特点[8-11]。（10磅宋体）1影像检测系统的构成及其工作原理（10磅黑体）1.1影像检测系统的硬件构成（10磅宋体）图1为CNC影像检测系统原理图。它主要由照明子系统、光学成像子系统、机械运动子系统、图像采集子系统以及计算机等组成

6、。照明子系统由光源、光源控制器构成。光学成像子系统由变焦镜头等组成。图像采集子系统由CCD相机和图像采集卡等构成。机械运动子系统由XY工作台、立柱、Z轴运动部件、底座、支撑座和伺服运动系统（伺服电机、轴角编码器、运动控制卡）构成。进行测量时，由运动控制系统和光栅尺进行精确定位，由成像系统获取图像数据，由软件进行测量。[12]（图均为双栏排，图中的文字六号宋体）图1影像测量系统原理图（六号黑体）1.2影像检测系统的工作原理该系统的基本工作原理为：影像测量就是通过面阵CCD相机获取被测物体的图像，然后对图像进行预处理，通过测

7、量软件在图像中对被测工件进行测量。但影像一般只能进行2D测量，若采用如(VisualAutomaticFocusing，VAF)视觉自动聚焦等技术能够进行2.5D测量。VAF技术就是采用自动聚焦判别函数对高度不在同一平面上的两点进行精确聚焦，然后通过计算得到两点间的距离。图1中的机械运动子系统是用来移动XY工作台和光学成像系统,可以在软件的控制下进行CNC自动测量。由图2可知，通过图像传感器（CCD）获取被测物体图像的模拟信号，经过图像采集卡进行A/D转换，转换成数字信号、输入到计算机，然后由影像测量软件对图像中需要测量

8、的几何图元进行测量，从而实现对被测物体的非接触测量。图像测量软件需要实现的功能包括获取图像对图像进行预处理(包括：滤波除噪、图像增强)、图像边缘粗定位、边缘精确定位（根据检测精度进行亚象素定位等）、特征点的定位、图元拟合、对要测量的具体图元进行计算。如直线的长度、两条直线间的夹角、圆的直径、面积，矩形的面积等。2影像