ccd摄像法在工件尺寸测量中的应用

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1、第24卷第3期光学仪器Vol.24,No.32002年6月OPTICALINSTRUMENTSJune,2002文章编号:1005-5630(2002)03-0011-03XCCD摄像法在工件尺寸测量中的应用12林晓峰,石少莉(1.浙江大学光电系,浙江杭州310027;2.浙江大学光学仪器厂,浙江杭州310027)摘要:建立了用于工件尺寸测量的CCD摄像测量系统。讨论了CCD摄像测量法的基本原理,简要介绍其软件系统,给出了部分工件尺寸的测量结果。实验表明,测量系统可快速、精确、非接触地测量工件的边长与直径等尺寸,测量精

2、度误差小于±2.5%。关键词:CCD;工件尺寸;测量中图分类号:TN206文献标识码:ASizemeasurementofworkpiecesbyusingCCDmeasuringsystem12LINXiao-feng,SHIShao-li(1.DepartmentofOpticalEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China;2.FactoryofOpticalInstruments,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,Chi

3、na)Abstract:ACCDmeasuringsystemwasconstructedtomeasurethesizeofworkpieces.Thebasicprincipleofsizemeasurementbyusingthissystemwasdiscussed.Thefunctionofthesoftwaresystemdevelopedtoautomaticallymeasurethelengthordiameterofworkpieceswasintroduced.Someexperi-mentalr

4、esultswereprovidedshowingthatthesystemiscapableofrealizingquick,accurateandnon-con-tactsizemeasurement,withanerroroflessthan±2.5%.Keywords:CCD;sizeofworkpieces;measurement1引言随着现代光学技术与光电子技术的进步,CCD器件(电荷耦合器件)的精密制造技术及性能得到了快[1,2]速发展。与此同时,CCD摄像系统在科技、军事、航空航天乃至日常生活的诸多领域

5、得到了广泛应[3,4]用。如航空航天领域将CCD用于大地遥感;在军事领域中采用红外与可见波段的CCD进行全天候高空侦察;在日常生活中的应用则更为普遍,如家用CCD摄像机、数码相机、小区安全监控系统等。提出一种利用CCD摄像系统自动测量工件尺寸的方法。该测量系统一方面可结合高等学校的光学或光电专业课程,作为学生的光电演示实验系统;另一方面,如果将测量系统的功能作进一步扩展,也可用于生产流水线上对工件的边长、直径等尺寸作自动、快速的非接触测量。2测量原理图1所示为利用CCD摄像系统自动测量工件尺寸的基本原理。CCD摄像头将

6、工件轮廓拍摄下来后,通过图像采集卡将工件的数字化图像输入到计算机。计算机对图像作二值化处理,得到工件的轮廓图像。X收稿日期:2002-01-25作者简介:林晓峰(1979-),男,浙江温岭人,博士生,从事光学工程和纳米测试技术研究。·12·光学仪器第24卷显然,工件图像的尺寸(以像素点数量表示)与工件的实际尺寸(以厘米或毫米表示)之间具有一一对应的线性关系,即两者之间的测量比为常数K,由摄像物镜的放大比和CCD器件的放大比所决定。利用一尺寸已知的标准工件作为测量目标,对CCD摄像测量系统的测量比K作精确标定。测量尺寸未

7、知的工件时,只需测定其图像的边长或直径所包含的像素点数量,除以K,即可获得工件的实际边长或直径。图1CCD摄像测量系统的原理示意图上述的摄像、测量与计算过程,由图2所示的计算机软件系统自动完成。该软件基于Windows95/98图2CCD摄像测量系统的软件界面操作系统,可实现图像采集、图像处理(二值化)、及图像计算(尺寸测量)等主要功能。菜单功能包括:·文件菜单:实现BMP文件的打开、保存、关闭、打印等相关操作。·编辑菜单:图像的选择、剪切、复制、粘贴及恢复等。·查看菜单:切换工具条、状态条、辅助窗口的显示;按比例缩放

8、(最大可缩放16倍)或全屏显示图像。·采集菜单:设备图像采集的参数:如视频源的来源、视频显示的格式等,同时包括启动图像采集、停止采集及捕捉图像等功能。·图像菜单:对BMP图像进行处理和测量,包括图像的反转、镜像、二值化、滤波以及像素点的计算、直径的测量等。·颜色菜单:调整图像的亮度、对比度、饱和度;可以将图像转换为灰度图像和负片(