宽线纹量具自动瞄准系统的研究

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1、StudyontheAutomaticAimingSystemofWideLineMeasuresByWeiQiangWangADissertationSubmittedtoChinaJiliangUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringChinaJiliangUniversityMarch,2016中图分类号TG84学校代码10356UDC630密级公开硕士学位论文MASTERDISSERTATION宽线纹量具自动瞄准系统

2、的研究StudyontheAutomaticAimingSystemofWideLineMeasures作者王魏强导师李建双、李东升申请学位工学硕士培养单位中国计量学院学科专业精密仪器及机械研究方向线纹尺自动化检定二〇一六年三月致谢光阴似箭，日月如梭，转瞬间两年半的硕士研究生生涯即将结束。在此深深感谢在工作和生活上给予我最大帮助的李东升教授和李建双高工，他们渊博的学识、高尚的人格和一丝不苟的科研精神，使我终身受益匪浅。感谢他们为我提供了优越的学习和科研条件，感谢他们使我更深刻地懂得如何学习与科研，如何做人与做事，正是得益于他们的谆谆教导与肯

3、定，才有了我今天的成长与进步。感谢国家计量院缪东晶博士后、赫明钊博士、邓向瑞博士、李连福、蒋远林、康瑶等科研人员，感谢您们在科研上的认真指导与生活上的细心关注。还要感谢学校胡佳成、沈小燕、陈爱军、尹建龙、禹静、方波、陶容、陈飞等老师在实验方面提供的支持及学习生活上的热情关切。祝您们工作顺利、万事如意。在课题研究和论文撰写的过程中，得到了汪涛、崔廷、李加福、王义旭、吴俊杰、周晓雪、刘月瑶、宋旭、陈伟、孙杰、张荣法、程阳、郑志月、王梅宝、姚静远等师兄师姐的有益建议，感谢同门肖华杰、王志新、郭明明、竺林坤、张良岳、阮晓柯、马豪、王婵媛、于航、简黎

4、、余施美、张晓丹等的帮助，同时感谢实验室的师弟师妹们的帮助。感谢从本科走到研究生一起奋战过来的王英军、郭闯、张俊鑫、赵攀杰、易超等，感谢1009的两位舍友，感谢我的所有的亲密朋友们，与你们结下的深刻友谊，将是我毕生最珍贵的一笔财富。最后，感谢我的父母和姐姐，没有您们精神上的支持与物质上的资助，就没有能够走到今天的我。王魏强2016年3月宽线纹量具自动瞄准系统的研究摘要：宽线纹量具是长度量值传递的重要工具，在我国每年都有大批量宽线纹量具需要进行示值误差校准。传统宽线纹量具的校准方式主要依靠人眼瞄线实现，需要校准人员配合完成，不仅工作量大，并且

5、校准结果存在主观因素的影响。基于机器视觉实现宽线纹量具的自动化校准是宽线纹量具校准技术发展的主要方向，其中宽线纹量具的自动瞄准是该技术的核心。针对目前对大批量宽线纹量具的自动瞄准存在的定位不准、重复性较差的问题，本文的主要研究工作如下：首先，分析了宽线纹量具的特征及校准要求，研究探讨了宽线纹量具自动化校准的关键技术及要求，详细分析了数字图像处理技术在宽线纹量具自动化校准技术中的应用及其影响。其次，基于80m大长度标准装置，采用图像无线传输方式，搭建了宽线纹量具图像采集系统，并利用C#开发了软件操作系统，实现了无拖链、供电一体化的宽线纹量具的

6、自动化校准。再者，分析探讨了宽线纹量具的图像噪声及线纹边缘特征，分别采用了差分式邻域极值中心线提取算法、基于最小二乘拟合取交点的中心线提取算法及基于Sobel算子邻域极值的中心线提取算法，以满足对不同类型的宽线纹量具线纹中心线提取。分析了像素标定系数与行程的关系，在同样的视场中，较大行程下计算得到的像素标定系数可靠性更高。针对三等标准金属线纹尺、标准钢卷尺、因瓦条码水准尺等做了校准实验，实验结果表明整套系统能够满足对宽线纹量具的自动化校准。最后，对系统的标准不确定度进行了评定。其中三等标准金属线纹尺的标准不确定度为u=0.86μm+1.5×

7、10-6L，扩展不确定度U=1.72μm+3.0×10-6L，标准c钢卷尺校准标准不确定度u=1.32μm+1.2×10-6L，扩展不确定度cU=2.64μm+2.3×10-6L。关键词：80m标准装置；宽线纹量具；线纹尺校准；Sobel算子分类号：中图分类号TG84；UDC630IStudyontheAutomaticAimingSystemofWideLineMeasuresAbstract:Widelinemeasuresareimportanttoolsforquantitytransmissionoflength.Everyyea

8、rtherearelargequantitiesofwidelinemeasursrequirecalibrationoferrorofindicationinourcountr