ＣｌａｓｓｉｆｉｅｄＩｎｄｅｘ：ＴＰ２７ＵＤＣ：６２１ＳｅｃｒｅｃｙＲａｔｅＰｕｂｌｉｃｉｚｅｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＣｏｄｅ：１００８２ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＳｙｓｔｅｍａｎｄｆｏｒｅＺｌｄｉｐａＲｄＢａｓｅｄｏｎｌｄＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＩｍａｇｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＺｈａｏＰａｎＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＰｒｏｆＲｅｎＹｏｕｚｈｉＡｓｓｏｃｉａｔｅＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ：Ｅｍｐｌｏｙｅｒ：ＤａｔｅｏｆＯｒａｌＥｘａｍｉｎａｔｉｏｎ：ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｙ，２０１４《ＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＩＬＩＩＩＩＩＩＵＩＩＩｌＹ２５３４２２８河北科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名指导瓤师签名手孵＾＾２以年ｉ月Ｉ－§＇Ｈ如月椭湘河北科技大学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。本人授权河北科技大学可以将本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。本学位论文属于口保密，在一年解密后适用本授权书。环保密。（请在以上方框内打“－４”）学位论文作者签名：…胳叫贿虑扫烨年３月ｆｙ日》胙年孓月居日摘要＝目＿Ｅ＝目；；＝ｊＩ＝＝＝々自；＝Ｉ。＝＝目＝｛；＝＿＝＝＝ｇ目；＝Ｉ目。＝＝＝＝＝＝＝１Ｉ摘要橡胶手套是现在日常生活中常用的生活用品，其在医院等其他场所也有广泛的应用，是现代社会中的常见的物品之一。手套模具的好坏直接影响到ＰＶＣ手套的品质，其检测过程的自动化和智能化将会对手套生产带来更加先进的理念，使其能够更好的适应制造业快速发展的需求，因此实现并改进模具尺寸测量过程的智能化和自动化是当前模具检测的主要发展趋向。对视觉摄像机的标定是模具尺寸检测关键技术之一，也是实现智能检测的前提。为实现快速检测，本文设计了一套自动传送带系统，利用传送带的步进电机和光电传感器结合，不但使模具在传送带上精确定位，又实现了检测的自动运行，提高了检测效率。本论文主要工作包括以下几个方面：１）系统界面设计。利用ＶＢ方便设计界面的特点以及其和ＭＡＴＬＡＢ通信功能设计了一套具有手动、自动选择的用户界面。用户界面友好，操作方便。２）利用ＰＬＣ作为控制器组成了一套自动传送带系统。为摄像机识别和标定以及后续工作提供了稳定的运动平台。３）图像处理。对摄像机采集到的图像进行滤波，二值化，边缘检测等操作，最终提取模具完整边缘轮廓。４）摄像机标定。摄像机标定是视觉检测系统研究的重点问题之一。研究了单摄像机视觉标定方法，此标定过程只需对摄像机的内外参数标定一次，简化了标定过程，降低了标定工作量。５）基于最ｄ＂－乘法计算模具尺寸。论文在模具尺寸快速检测硬件系统结构、电气控制、摄像机标定、图像处理、尺寸计算方面进行了理论分析和实验研究，提出了一些新的方法。这些工作为使系统如何进一步提高精度、简化计算过程奠定了一定的基础。关键词模具；图像处理；ＰＬＣ；最小二乘法；摄像机标定＝Ｉ∞＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝≈ＩＩ自＝≈＝＝＝＝＝＝＝；＿口≈＝＝＝＝；；＝＝＝；目－＝＝＝；＝＝＝＝≈一河北科技大学硕士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＮｏｗａｄａｙｓ，ｒｕｂｂｅｒｇｌｏｖｅｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｎｅｃｅｓｓｉｔｉｅｓｉｎａｎｄｔｈｅｙａｌｓｏｈａｖｅｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｏｔｈｅｒｐｌａｃｅｓ，ｓｕｃｈａｒｅｏｎｅａｓｏｕｒｄａｉｉｖｌｉｆｅ．ｈｏｓｐｉｔａｌｓ。Ｓｏｔｈｅｖｏｆｔｈｅｃｏｍｍｏｎｉｔｅｍｓｏｆｍｏｄｅｍｓｏｃｉｅｔｙ．ＴｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｇｌｏｖｅｍｏｌｄｄｉｒｅｃｔｌｙＤｒｏｃｅｓｓａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅＰＶＣｇｌｏｖｅｓ，ＳＯｉｔｓａｕｔｏｍａｔｉｃａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｗｉｌｌｂｒｉｎｇｍｏｒｅａｄｖａｎｃｅｄｃｏｎｃｅｐｔｓｏｆｇｌｏｖｅｐｒｏｄｕｃｅ，ａｎｄｍａｋｅｉｔｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙｂｅｔｔｅｒ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｏａｃｈｉｅｖｅａｎｄａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｌｄｓｉｚｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｓｔｈｅｏｎｅｍａｊｏｒｆｉｅｎｄｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｍｏｌｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｖｉｓｉｏｎｃａｍｅｒａｉｓｏｆｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｏｄｅｔｅｃｔｍｏｌｄｓｉｚｅ，ａｎｄａｌｓｏｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｔｈｅｗａｙｔｏｒｅａｌｉｚｅｓｍａｒｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ·Ｔｏａｃｈｉｅｖｅｗｈｉｃｈｕｓｅｓａｒａｐｉｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｅｄａｎａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｒⅣｅｙｏｒｓｖｓｔｅｍｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｅｌｔ’Ｓｏｎｓｔｅｐｐｅｒｍｏｔｏｒａｎｄｔｈｅｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓｅｎｓｏｒｓｎｏｔｏｎｌｙｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｍｏｌｄｔｏｂｅｐｉｎｐｏｉｎｔｅｄｔｈｅｃｏｎｖｅｙｏｒｂｅｌｔ，ｂｕｔａｌｓｏａｅｈｉｅｖｅｍｅａｍｏｍａｔｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇａｓｐｅｃｔｓ：Ｉ）ＳｙｓｔｅｍａＳｉｎｔｅｒｆａｃｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇ．ＵｓｅｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆＶＢｔｈａｔｄｅｓｉｇｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔａｓｗｅｌｌｗｉｔｈＭＡＴＬＡＢｔｏｄｅｓｉｇｎｆｒｉｅｎｄｌｙａｎｄｅａｓｙｔｏａｉｔｓｃｏｍｍⅦ【ｌｉｃａｔｉｏｎ矗ｍｃｔｉｏｎｓｕｓｅｒｓｅｔｏｆｍａｎｕａｌａｎｄＰＬＣａｓａｕｔｏｍａｔｉｃｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ｉｔ１００ｋｓａｏｐｅｒａｔｅ．２）Ｕｓｅａｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｔｏｃｏｍｐｏｓｅｓｅｔｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｖｅｙｏｒｓｙｓｔｅｍ·Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅｓｔａｂｌｅｍｏｖｅｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｃａｍｅｒａ’Ｓｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｎｄａｌｓｏｆｏｒｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｗｏｒｋ．３）Ｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｅｉｍａｇｅｓｃ枷ｒｅｄｃａｍｅｒａｏｒａｆｔｅｒｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，ｂｉｎａｒｉｚａｔｉｏｎ，ｅ电ｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｏｔｈｅｒｏｐｅｒａｔｉＤｎｓ．ａ１１ｄＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｉｔｉｓ０ｎｅｕｌｔｉｍａｔｅｌｙｅｘｔｒａｃｔｃｏｍｐｌｅｔｅｍｏｌｄｅｄｇｅｐｒｏｂｌｅｍ８ｃｏｎｔｏｕｒ．４）Ｃａｍｅｒａｏｆｔｈｅｋｅｖｖｉｓｕａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｉｎｇｌｅｏｎｅｃ啪ｅｍｖｉｓｕａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｉｓｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｎｌｙｔａｋｅｓｔｉｍｅｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｍａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎＩｎｏｆｔｈｅｃａｍｅｒａ．Ｎｏｔｏｎｌｙｓｉｍｐｌｉｆｙｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｂｕｔａｌｓｏｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｏｎｗｏｒｋｌｏａｄ．５）Ｍｏｌｄｓｉｚｅｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂａｓｅｄｔｈｅｌｅａｓｔｓｑｕａ】℃ｓｍｅｔｈｏｄ。ｒｅｓｅａｆｃｈ，ａｚｌｄ口ｕｔｔｈｉ８ｐａｐｅｒ，ｔｈｅｒｅａｒｅｓｏｍｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ幻刑ａｒｄｓｏｍｅｎｅｗｍｅｔｈｏｄｓｉｎｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇａｒｅａｓ：ｍｏｌｄｓｉｚｅｆｏｒｒａｐｉｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｈａｒｄｗ戤８ｙｓｔｅｍａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｓ，ｃａｍｅｒａｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，ｉｍａｇｅＪａｙａ士ｏｕｎｄａｔＩｏｎｆｏｒｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｏｍａｋｅｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏｖｅｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．ｎｅＳｅ毗ｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｓｉｍｐｌｉｆｙｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．１１河北科技大学硕士学位论文ＩＶ＝；＝＝＝＝ｊＥ＝＝；≈；＝＝＝＝＝＝＝Ｉ；＝＝＝｛；＝＝＝目＝；目自目＝＝＝＝；；目录目录摘要…………………………………………………………………………………………………………………“ＩＡｂｓｔｒａｃｔ－．…．．…··……·……·…－…··…－－·………··……·…………－·…···…………·……··－…···……··…。……·－。ＩＩ第１章绪论……………………………………………………………………………’１１．１课题研究的背景意义………………………………………………………………１１．１．１研究背景………………………………………………………………………１１．１．２选题意义………………………………………………………………………１１．２国内外研究现状……………………………………………………………………２１．２．１图像检测在工业尺寸检测中的应用…………………………………………２１．２．２国内外研究现状………………………………………………………………３１．３课题研究的主要内容………………………………………………………………３１．４本章小结……………………………………………………………………………４第２章模具尺寸检测系统………………………………………………………………５２．１检测系统概述………………………………………………………………………５２．２模具尺寸在线测量系统视觉平台…………………………………………………５２．２．１图像传感器……………………………………………………………………６２．２．２数据通讯………………………………………………………………………７２．３尺寸检测系统用户界面的设计…………………………………………………·１０２．３．１ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ调用Ｍａｔｌａｂ概述……………………………………………“１０２３，２ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ调用Ｍａｔｌａｂ的几种方法……………………………………“１０２．３．３基于ＣＯＭ组件的ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ调用Ｍａｔｌａｂ的方法……………………一１０２．４模具图像采集……………………………………………………………………·１６２．４，１ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ调用Ｍａｔｌａｂ的方模具图像采集……………………………．．１６２．４．２ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ调用Ｍａｔｌａｂ的方模具图像采集……………………………”１７２．５模具尺寸测量系统电气平台……………………………………………………．１８２．５．１ＰＬＣ控制器…………………………………………………………………１８２．５，２ＰＬＣ工作原理………………………………………………………………ｌ９２．５．３ＰＬＣ控制器程序设计步骤…………………………………………………２０２．５．４ＰＬＣ选型设计………………………………………………………………２０２．５．５伺服电机控制器……………………………………………………………．２２２．５．６控制程序编写………………………………………………………………．２４２．６本章小结…………………………………………………………………………．２６Ｖ河北科技大学硕士学位论文第３章模具尺寸检测系统中的图像预处理…………………………………………“２７３．１数字图像与Ｍａｔｌａｂ图像处理工具箱……………………………………………２７３．１．１数字图像概念………………………………………………………………·２７３．１．２ＭＡＴＬＡＢ图像处理工具箱………………………………………………··２８３．２模具图像预处理…………………………………………………………………·２８３．２．１图像处理方法………………………………………………………………·２８３．２．２模具图像的噪声处理………………………………………………………·２９３．２．３综合滤波方法分析…………………………………………………………·３３３．３结果对比分析……………………………………………………………………·３３３．４本章小结…………………………………………………………………………·３４第４章摄像机标定……………………………………………………………………一３５４．１摄像机成像模型…………………………………………………………………·３５４．２摄像机标定方法…………………………………………………………………·３７４．２．１传统摄像机标定法…………………………………………………………－３７４．２．２自标定方法…………………………………………………………………一３８４．２．３张正友标定法………………………………………………………………．３８４．３摄像机标定试验…………………………………………………………………．３９４．３．１摄像机内参标定……………………………………………………………．３９４．３．２摄像机外参标定……………………………………………………………．４０４．３．３结果及误差分析……………………………………………………………．４１４．４本章小结…………………………………………………………………………．．４２第５章模具尺寸检测方法与误差分析………………………………………………．．４３５．１最小二乘法…………………………………………………………………………４３５．２各几何参数的计算………………………………………………………………．４４５．３零件的实际尺寸…………………………………………………………………．４４５．４实验结果与误差分析……………………………………………………………．４５５．４．１实验结果……………………………………………………………………．４５５．４．２误差分析……………………………………………………………………．４６５．５本章小结…………………………………………………………………………．４６结｛仑…………………………………………………………………………………………………………………．４７附勇专…………………………………………………………………………………………………………………．４９附录Ａ…………………………………………………………………………………………………………．４９附录Ｂ…………………………………………………………………………………………………………．４９参考文献…………………………………………………………………………………．５１ＶＩ目录攻读硕士学位期间所发表的论文………………………………………………………．５５致谢…………………………………………………………………………………………………………………．５７ＶＩＩ第１章绪论第ｌ章绪论１．１课题研究的背景意义１．１．１研究背景用来成型物品的工具叫做模具，它是由各种零件构成，不同的零件构成不同的模具。物品外形的加工是通过改变成型材料的物理状态来实现的。如在压塑或注塑的成形加工中，是借助外力的作用使坯料形成需要的形状和尺寸，像是塑料、橡胶、陶瓷制品的压塑成型加工中，或是模锻、挤压和压力铸造等。模具成型应用的范围及其广泛，大到飞机坦克，小到锅碗瓢盆，它是以一种特定的结构形式通过一定的方式方法使材料成型，并能大批量的生产。在橡胶手套生产过程中，模具起到了至关重要的作用。用模具生产手套，模具在链条上先经酸洗、碱洗、清水冲洗，接着洗净的模型进入烘箱加热［１１，之后再经过凝固剂槽沾凝固剂，待模具上的凝固剂干燥后进入胶槽蘸胶。蘸胶后的手套模具再随着链条进入烘箱烘干成型。最后经过自动脱模机将模具上的手套脱下，打包成盒的手套经抽检合格后被运往仓库待售。用模具生产手套所具备的高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。当前先进制造技术的快速发展对产品质量控制的要求越来越高，图像检测技术作为一种通用性强、自动化程度高、精度较高的测量工具在先进制造技术与科学研究中有广泛的应用，并成为现代自动化生产系统的重要组成部分。图像检测的工作原理使其具有很大的通用性，理论上可以测量任何几何元素的任何参数。并且其测量精度和效率都很高，可以避免人工检测中产生的错检和检测效率慢等问题；被测模具通过在测量不仅可以评定其质量，还可以将模具的不足之处反馈给设计部门进行改进以提高质量和生产率。作为检测工作的基础，测量信息的识别与获取通常方法是检测人员依据工程图纸上表示的待测特征，给出待测要素列表然后由工作人员手动测量。传统的模具检测方式增加了重复性劳动并且可能产生测量错误，己不能满足的自动化、智能化的要求。１．１．２选题意义目前基于图像检测技术进行尺寸检测的研究相对较爹２１，而尺寸检测方法的一个优点就是可以实现非接触快速的检测，对于图像中各处所需测量的部分都可很快地给出尺寸；因此基于图像进行尺寸检测可作为一种多点检测方法适用于模具尺寸１２求很高，而高素质的人员对于工厂来说需要付出昂贵的人力成本。伴随着现代化工尺寸测量工具是不具备高的可靠性的，并且传统检测方式对操作人员的综合素质要主要内容有形状误差、尺寸误差等。像是用卡尺、显微镜、轮廓仪、量规等传统的生产过程的重要指标。其中尺寸形状测量是工业检测中十分重要的部分，它包括的试和检验叫做工业检测，其检测得到的结果直接影响着生产的质量和效率，是控制在工业生产中对生产环境、产品、工况等使用一系列的测试方法及技术进行测领域，其在生产的应用也正日益广泛【３１。图像检测的典型应用如图１．１所示。程中，图像检测系统被广泛地用于产品识别、测量检验、质量控制、自动化装配等不良工业现场环境下完成工作，从而保证人员的安全。因此，在现代自动化生产过图像检测技术不仅可以提高生产自动化程度和生产效率，还能够使操作人员在远离等信息，再经过对图像的处理得到物体的相应特征参数，判断此物体的合格程度。图像检测是用视觉传感器充当人眼，通过摄像机采集物体的形状、色彩、纹理图像检测在检测中的应用图１－１控制机构光照系统图像检测在工业尺寸检测中的应用１．２．１１．２国内外研究现状定性提供保障。具尺寸的精确测量，提高手套粘胶的质量，最终为手套生产行业高效、高质、高稳和提高、减轻操作人员劳动强度、提高产品生产率、稳定产品的质量；同时通过模系的目标，实现对模具尺寸的在线测量；进而实现对当前传统尺寸测量方法的改善本课题研究的意义为通过对模具图像的处理，将图像与模具尺寸建立起相关联来实现。尺寸，同时实现其尺寸的分析显示等；这种方法需要通过实验获取精确的图像分析的测量中：通过获取模具图像并进行图像处理分析后，来获取模具各个所需测量的河北科技大学硕士学位论文第１章绪论业的越来越激烈的竞争趋势，尤其是对检测要求高的尖端产业，这些传统的检测工具和方式已经不能适应竞争环境和生产的要求了。基于机器视觉的图像检测技术是目前出现的最新最尖端的机械视觉检测技术，它是以现代光学为基础，并将融光电子学、计算机视觉等科学技术、计算机图像学、信息处理融为一体，并且将被测目标图像用作是信息传递和检测的一种手段。基于机器视觉的图像检测技术具备在线检测、实时分析、实时控制的能力，是传统的形状尺寸检测技术无法做到的，并且运算效率高、经济实用、方便灵活是传统的形状尺寸检测技术无法比拟的。该技术更具有十分鲜明的优点在微尺寸、大尺寸、复杂结构尺寸和异型曲面尺寸等一系列的检测中。１．２．２国内外研究现状在２０世纪５０年代，出现了关于二维图像的统计模式识别的研究。在２０世纪６０年代，Ｒｂｏｅｒｔｓ开始了关于三维机器视觉的研究，Ｇｕｚｍｎａ将启发式知识广泛运用在了图像理解中。２０世纪７０年代，美国自然科学基金会为了促进视觉系统和机器人技术的研究，投入了大量资金，并且制定了中长期研究计划，使机器视觉系统得以快速的发展，并率先在斯坦福、普度等大学开展了研究工作，同时日本也进行了相关方面的研究，并且日本成功的将印刷电路板生产中的质量检测系统中应用到了计算机视觉【２巧】。２０世纪８０年代，全球开始十分狂热的科研潮，机器视觉技术也被人们拿来进行深入的调查和研究，取得了前所未有的成绩，不断涌现出了新的研究结果【６】。２０世纪９０年代，在市场竞争十分激烈的大环境下，人们意识到只有用先进的自动化设备减少人力来改造传统的工业产业，才能使企业得到进一步的发展，才能规模化产业化。由于计算机视觉检测技术在工业生产中有着十分重要的地位，所以它系统应用的成套技术得以继续开发和完善，并且进一步的开拓市场，扩大应用领域，从少数传统制造业逐步扩展到其他制造业并慢慢渗透到非制造领域［。７１。当前，在图像检测技术方面的研究仍然十分活跃，图像处理、神经网络、计算机图形学、模式识别、图像学、人工智能图像处理等都是与之相关的学科。１．３课题研究的主要内容目前应用视觉系统来测量模具的尺寸的研究是比较少见的，所以本文的主要内容是基于图像检测技术的模具尺寸快速检测系统方法的初步研究，并把关键技术作为研究重点，并从图像检测技术应用到工业中的现状进行研究。以下是本文研究的主要内容：１）检测系统的软硬件系统结构设计。包括图像采集系统和电气控制系统的硬件和软件。利用ＶＢ和ＭＡＴＬＡＢ二者各自的特点进行混合编程。设计的传动带系统可以精确的将模具定位在摄像机中心位置。３河北科技大学硕士学位论文２）图像预处理和边缘提取方法研究。首先对获取的图像进行预处理得到质量较好的图像，然后通过对传统边缘检测方法进行比较研究。采用有效的方法对图像处理，得到单像素连续边缘。３）摄像机标定方法研究。详细描述了摄像机的成像视觉模型，对摄像机标定方法的分类做了简要概括，着重介绍张正友摄像机标定法。最后利用Ｍａｔｌａｂ标定工具箱中的张正友标定法摄像机的内外参数进行标定计算。４）尺寸测量方法研究。根据手套模具的锥形特征在传统方法的基础上提出新的方法，不仅运算简单，而且检测精度也很高。５）实验验证和误差分析。论文最后通过大量实验验证了所采用方法的有效性，并对误差进行了具体分析。１．４本章小结本章一方面详细介绍了基于图像检测技术的模具尺寸在线快速检测的研究的背景和意义，并对国内外关于图像检测技术的研究现状进行了总结和分析；另一方面，详细说明了本课题的主要研究内容：基于图像检测技术的模具尺寸快速检测的硬件系统和软件系统；图像预处理和边缘提取方法研究：摄像机标定方法研究；尺寸检测方法以及针对课题问题提出了解决方法，实验验证和误差分析。４第２章模具尺寸检测系统第２章模具尺寸检测系统２．１检测系统概述基于图像检测技术的模具尺寸快速检测系统主要由硬件系统和软件系统两个部分组成。其中硬件部分包括视觉图像采集部分和电气控制部分。整个测量过程由模具图像采集、图像预处理、尺寸测量、不合格品剔除四部分组成。硬件平台是本文在线检测系统的基础【引，在搭建在线检测系统硬件平台之后，通过软件来实现模具图像采集、图像的预处理、尺寸检测和不合格产品剔除。首先通过系统软件界面调用图像采集传感器—ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ通用串行总线）数字摄像机拍下待测模具的图像，接着将获取下来的图像保存到计算机中。然后采用滤波去噪、二值化、边缘提取等数字化处理图像的方法对采集到的图像进行预处理，最后通过最小二值法的尺寸测量方法进行尺寸测量，并将尺寸不合格的模具剔除。２．２模具尺寸在线测量系统视觉平台本测量系统视觉平台部分的作用是模具图像的采集、图像的处理和计算以及结果的显示。它由以下三个部分组成，分别是：支架、视觉传感器（ＵＳＢ摄像头）、工控机。系统结构如图２．１所示。图２－１系统结构５河北科技大学硕士学位论文２．２．１图像传感器目前图像检测技术中，传感器分为ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ．ｃｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）和ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ—ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）两类，两类传感器都有广泛的应用，但是最为常用的是ＣＣＤ视觉传感器［９】。ＣＣＤ图像传感器的工作原理：构成ＣＣＤ的基本单元是ＣＭＯＳ（金属一氧化物一半导体）结构；ＣＣＤ的基本功能：电荷的存储和转移；工作时，需要施加一定的偏压于金属栅极上，从而形成势阱以便容纳相应的电荷；电荷读出时，在移位脉冲作用下，发生位置的移动，最后移出ＣＣＤ，最后经过相关变换转换为模拟信号，完成一次工作【１０】。该类型传感器的主要特点：体积小、重量轻、工作可靠、使用寿命长；图像保真性能好；并且空间分辨率好；同时定位和测量精度较高；最后这种器件还具有光电灵敏度高以及动态测试采集范围较大【１１１。ＣＭＯＳ传感器又被称为“附加金属氧化物半导体”，它是指制造大规模集成电路芯片用的一种技术或用这种技术制造出来的芯片，它的特点是低功耗。ＣＭＯＳ传感器的工作原理：通过感光二极管（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）进行光电转换，将图像转换为数字信号。与ＣＣＤ传感器相比ＣＯＭＳ传感器成像质量较差，通常不应用在对成像效果要求十分高的系统中。但是，与ＣＣＤ传感器相比较，ＣＭＯＳ传感器在成本、功耗和系统的集成度方面有明显的优势【ｌ２１。同时，综合考虑成本的时候，对模具进行图像采集时，既可以使用成像速度快和效果好但是价格比较高的图像采集卡，又可使用成像速度和成像效果尚可但是价格易为大众接受的ＵＳＢ的数字摄像头。图像采集卡相对于ＵＳＢ摄像头价格较高是因为图像采集卡厂家会提供其品牌所特有的动态连接库和开发工具包。基于ＵＳＢ接口的数字摄像头，无需再单独配置相应的图像采集卡，计算机也可以直接读取通过基于ＵＳＢ数字摄像头采集到的数字图像并进行图像的预处理和后续工作，其系统的硬件结构也比较简单。另外，基于ＵＳＢ接口的数字摄像头既能以较低的价格获取又可以满足检测对其性能的要求【１３】。一般来说，要想构建一套基于ＣＣＤ图像传感器的图像采集系统，所要投入的科研成本非常高，在常规检测领域还难以被大规模的推广和使用［１４１。在本文中的检测系统中，若采用基于ＣＣＤ图像传感器的工业摄像机作为图像检测的采集设备，虽然能够得到成像十分清晰的图片，但是对于本文的在线检测系统来说意义并不是很大。从本文在线检测系统的实际意义和目的出发，在实验室环境下，综合考虑检测要求和价格的因素，在本文的在线检测系统中采用了基于ＣＭＯＳ的普通ＵＳＢ数字摄像头来搭建在线检测系统的硬件平台。具体来说，一方面ＵＳＢ数字摄像头应用普遍，在获取上十分的便利，ＵＳＢ数字摄像头价格也比较平易近人，可以节省昂贵的基于ＣＣＤ的摄像头的费用，而且也能够满足检测精度对采集图像硬件性能的要求；另一方面，跟采用基于ＣＣＤ图像传感器的摄像头相比，６第２章模具尺寸检测系统ＵＳＢ数字摄像头的硬件结构比较简单，尤其是不需要单独购买相应的图像采集卡就能够与计算机进行通讯，从而将采集到的图像直接通过ＵＳＢ接口直接保存到计算机中，以满足在实验室环境下对模具尺寸在线检测系统进行的研究性学习的需要。本文选用的是型号为Ｃ１７０像素为１３０万的罗技ＵＳＢ数字摄像头搭建检测平台，如图２．２所示。图２－２罗技Ｃ１７０ＵＳＢ数字摄像头罗技Ｃ１７０ＵＳＢ数字摄像头主要参数如表２—１所示：表２－１摄像头主要参数名称参数传感器类型ＣＭＯＳ像素１３０万最高分辨率１２８０＇１０２４最大帧数３０ＦＰＳ２．２．２数据通讯串行通信和并行通信是常见的数据通讯方式【ｌ５１，并行通信是指在计算机和终端之间的数据传输，并且在多条线上的一组数据的各数据位会同时被传输。它具有实时、迅速、高效的传输特点，并且数据宽度能够达到１．１２８位，或者是更宽的数据位，但是由于数据线和数据位之间是一一对应的数据关系，为传输带来了较高的成本。所以并行通信被大量用于外部设备和上位机之间近距离、大量、快速的进行数据交换，通常传输距离小于３０米。串行数据通信是指使用一条数据线将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度；其在系统之间完成信息的交换只需要几条线就能实现，尤其适用于远距离通信的情况，例如：计算机与计算机以及外设之间的通信；串行通信主要有以下三种形式：ＲＳ２３２、ＲＳ４８５以及ＵＳＢ２．０。７河北科技大学硕士学位论文串行通信可以分为两种方式：同步方式和异步方式。同步传输数据时同步通信的信息传递是一帧一帧的实现的，它是一种连续的串行数据传输的通信方式。信息帧里包含着若干数据字符，它不同于异步通信中的字符帧。同步通讯存在的缺点是：要求发送时钟和接受时钟保持严格的同步关系。同步通信的基本格式如图２—３所示：塑塑！墼塑！＝＝塑堡塑堑墅主笪！鳖堕主笪！图２．３同步通信基本格式异步传输数据是一次传送一个数据（字符）块，字符之间传输间隔是任意的，所以，每个字符的前后都要用一些数位来作为分隔符。异步通信中字帧格式和波特率是两个重要指标；被传输的数据以字符或者字节为基本单位组成字帧传送；字帧由发送端进行逐帧发送，通过传输线和被接收设备逐帧接收；发送端和接收端这两个时钟源相互独立并且也不同步，它们可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，异步通信的基本格式如图２－４所示［１６】：图２．４异步通信基本格式串行通信的三种数据传输方式：单工方式，半双工方式，全双工方式；三种数卧国甲乙甲乙圈甲乙ａ１单工方式∽半双工方式Ｃ）全双工方式图２－５串行通信数据传送３种方式ＵＳＢ总线属一种轮讯方式的总线，主机控制端口初始化所有的数据传输。总线执行动作最多传送三个数据包。数据传输方向不是从主机到设备就是从设备到主机。由于ＵＳＢ２．０通信方式简便易行，能实现热插拔，同时选用的数字摄像机以及可编程逻辑控制器都具有ＵＳＢ接口；因此选用如图２－６的串口通信方式实现数据的传输与通讯。ＵＳＢ的基本物理结构及电气性质：ＵＳＢ传送信号和电源是通过一种四线的电缆，屏蔽的４线电缆包括Ｄ＋和Ｄ．以及Ｖｃｃ和Ｇｒｏｕｎｄ；数据传输通过一个差分双绞线进行，Ｖｃｃ向ＵＳＢ设备供电；ＵＳＢ的两种接头形式：Ａ型和Ｂ型，如图２－６所示；通信协议：ＵＳＢ事务处理是主机和设备之间数据传输的基本单位，由一系列具有特定格式的信息包组成，信息包类型以及定义见表２．２。８第２章模具尺寸检测系统Ａ娶漆接头图２－６ＵＳＢ的两种接头形式表２．２信息包的类型定义ＵＳＢ的数据传输类型主要包括：控制传输、中断传输、批量传输以及实时传输；其中控制传输是最重要的数据传输方式，控制传输分为２～３个阶段：设置阶段、数据阶段以及状态阶段‘１７】。数据读写的一般形式，见图２．７。１ＩＮ令牌信息包．．２．ＤＡＴＡＩ剡岳信息皂生机３．ＡＣｌｃ握手信息包设备曲控制读取过程示意¨控Ｎ－写Ａ．过程示意图２－７控制数据读取过程２．３尺寸检测系统用户界面的设计测量系统的软件平台是本文尺寸检测系统的核心部分，软件平台在Ｗｉｎｄｏｗｓ９ＸＰ河北科技大学硕士学位论文ＳＰ３环境下进行搭建，以ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０作为用户操作界面调用Ｍａｔｌａｂ进行模块化的方式编写程序，从而进行用户界面的设计。２．３．１ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ调用Ｍａｔｌａｂ概述Ｍａｔｌａｂ又称为矩阵实验室，它是ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司开发的一款基于矩阵计算的数据处理软件。经过多年的发展，Ｍａｔｌａｂ的软件功能从最初的矩阵计算拓展矩阵计算、算法开发、数值分析、图像处理图形可视化、建模仿真等各个方面。由于Ｍａｔｌａｂ对于数据的强大处理能力，近年来已经在各种科学领域中都有广泛的应用［１８－１９】，Ｍａｔｌａｂ的程序设计功能完善，为面向对象的程序设计机制，内置了丰富大量的函数库，可被用户调用，可编程的灵活性很高；Ｍａｔｌａｂ软件提供了还有高质量的数据可视化功能，并且具有其他软件在数据处理方面所不具有的优势，而且还具有良好的扩展能力，可以方便的与其他软件进行数据交换。但Ｍａｔｌａｂ的界面功能并不很突出，在友好界面的开发中，还没有特别的表现。ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ是微软公司推出的一款应用广泛的可视化编程语言，简单易用、功能丰富，即便是没有软件编程基础的人也可以很快的掌握，可视化的用户界面设计功能使程序设计人员能够摆脱繁琐复杂的界面设计工作，使程序设计人员可以很方便的设计出界面优美的应用程序，同时其执行速度相对较快，因而受到很多工程技术人员的青睐。但是ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ语言在数据处理方面的能力不是很强大，因此将其与计算能力强大的ＭＡＴＬＡＢ结合起来混合编程，充分发挥各自的优势，就能够开发出既能处理复杂数据，又具有友好人机交互界面的软件，使软件运行的稳定性、开发速率提高，使编程过程变得更加简便而灵活圆－２２］。２．３．２ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ调用Ｍａｔｌａｂ的几种方法ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ和Ｍａｔｌａｂ混合编程的方法有很多种，并且各有特点。ＡｃｔｉｖｅＸ技术和ＤＤＥ技术的缺点是程序运行不能脱离Ｍａｔｌａｂ环境，但使用起来比较简单；ＭａｔｒｉｘＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ效率低，不能进行实时运算；动态链接库（ＤＬＬ）方法运行速度最快，但把握起来比较困难；ＣＯＭ生成器生成的组件比ＭａｔｒｉｘＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ小得多，但灵活性却大得多。因此我们应该根据实际情况，灵活使用这些方法。２．３．３基于ＣＯＭ组件的ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ调用Ｍａｔｌａｂ的方法ＣＯＭ是ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｂｊｅｃｔｍｏｄｕｌｅ的简称，它是一种通用的对象接口，支持ＣＯＭ的程序被称做ＣＯＭ组件。ＶＢ６．０与Ｍａｔｌａｂ６．０环境下进行系统混合编程开发的例子有很多：中间文件传递法、ＡｃｔｉｖｅＸ自动化服务技术、动态数据交换（ＤＤＥ）、动态连接库（ＤＬＬ）、ＭａｔｒｉｘＶＢ。前３种方法调用过程较复杂，并且只能在安装有Ｍａｔｌａｂ的计算机上使用，使所开发软件的实用性大打折扣；后２种方法虽然能够脱离Ｍａｔｌａｂ１０第２章模具尺寸检测系统环境，但Ｍｉｄｅｖａ和ＭａｔｒｉｘＶＢ软件己停止发行。为解决与其它应用程序之间的接口问题，Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ公司在其２００２年推出的Ｍａｔｌａｂ６．５中新增了ＭａⅡａｂＣＯＭＢｕｉｌｄｅｒ模块，它提供了一个简单易用的图形化用户界面，帮助用户将Ｍａｔｌａｂ的Ｍ函数文件自动、快速地转变为独立的进程内ＣＯＭ组件，它以．ＤＬＬ（ＡｃｔｉｖｅＸＤＬＬ）形式被装入到客户的进程空间中，可以在任何支持ＣＯＭ组件的应用中使用，例如ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ、ｃｊ！｜｝、ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ、Ｃ／Ｃ＋＋语言等。其优点在于ＶＢ访问该ＣＯＭ组件时，不用依赖Ｍａｔｌａｂ环境，因此可获得较快的运行速度。具体步骤如下：１）输入命令ｄｅｐｌｏｙｔｏｏｌ，在弹出的窗口上设置好新建ＣＯＭ工程的名字，以及工程保存的路径，并且调整Ｔａｒｇｅｔ选项为“ＧｅｎｅｒｉｃＣＯＭｃｏｍｐｏｎｅｎｔ”；界面如图２．８所示；图２－８操作选项界面２）编写Ｍ函数文件。Ｍ函数文件的文件名称必须和函数名称相同；在Ｍ函数文件中，给出要求Ｍａｔｌａｂ完成的功能，函数文件能够接收参数，也允许返回参数。需要注意的是ＣＯＭＢｕｉｌｄｅｒ并不是支持所有的Ｍａｔｌａｂ函数，例如一些工具箱函数就不被支持，具体限制可参阅Ｍａｔｌａｂ用户编制说明手册。ＭＡＴＬＡＢ程序界面如图２－９、２．１０所示。河北科技大学硕士学位论文＞＞＝＝ｌ：９９：＞＞ａｖｅｒａｇｅ，：）５０图２－９程序输入界面￡ｄｈ７嘲‰９０补ｎ。ｐ嘲ｎｄｏｗ·ｏｏ搿’基她魏叼争１§翟－ｌｉｌｉ如唪ＦＩ！哦－目目露毪匿霪瞧Ｓｉａ，：ｋ：§㈣＋哥嘤ｌ—ＩＺ．Ｏ＋；＋１．１ｘ‘辑避：唾－｝＾田田日曰向氆Ｙ１￡口ｅ：ａ钵ｌｘ＇【２，。】－ｍｌ：ｅ：ｊｆ《。（（ａ口。。１）ｌｌ（ｏ一二）Ｊ）Ｉ｛ｌ∞Ｅ。ｌｉ‘‘ｏ一：Ｊ；ｅＨｙ－３ｔ蕾ＩＩ），：ｅ８口ｃｈＩｘ）ｊ；ａｖｅｒａｇｅｈ７Ｃｏｌ图２．１０函数文件界面３）单击图２－Ｉ１中左上部的“ａｄｄＣｌａｓｓ”创建类；∞赫新ｉ稿ｖ婚０若甜蔷ｍａｔｌ曲．ｅｓ。Ｐ６ＢｕｉｌｄＣｌａｓ三＿ｅｓＰａｃｋａｇｅ…。。…““”，蛊露矗·羔出Ｉ』鱼出Ｓｈｉｒ＇“ＩｈｓｏｕｒｃｅｉａｒｉｄＨｅｌｐｅｒＦｉｌｅｓ＃－ｈｌｔ：ｅ；ｍ１奎ｅ≈ｄｊｔｌ靠｝毂§州《Ｏ拓ｔ嚣§ｆｉｌｅｓ）ｈｔ他详螺掣ａ随憎话㈣艚ｄｂ》￥”ｙ—ｙ。“ｒ缸ｎ烈：。ｎ￡●＃ｔ｝＃硝ｏ＾ｓ●Ｆｕｎｃ西ｏｎｉｔ随，氆挫ｌｌｅｄｙ＃ｕ啪眦ｔｏｕ西ｎ０＃珏ｌ秘ｎｄｌ量；ｖａｒｉａｒ＋．“，）ｐ＃啦ｐｒｉｗｔｅ●；“托蛀ｏ－‘豳甜｛嗤ｎｔｏｎ嘲ｅ始解娃Ｓ·￡砖ｅ耀辩Ｃ。ｒｃｔ＿ｃｅｄｅ：ｈ２ｙｏｕ蚍ｎ｛始∞ｍｐｉｔｔ＆ｎｄｆ缸ｋ｛ｎｔｅ：ｈｅ§ｐ讲｛ｃａ《口ｎ图２－１１添加类界面１２第２章模具尺寸检测系统４）单击“ＡｄｄＦｉｌｅ＇’按钮，添加已经在Ｍａｔｌａｂ环境下编译成功的Ｍ函数文件；如图２．１２所示。‘ＤｔｐＩ删ｅｎｔＴｏｏｌ，｛强｛麓拳·曲一吼证．竺竺圆赛銎瞄吖盟ｋ一．选图２．１２添加函数文件后的界面５）单击右上角的‘＇Ｂｕｉｌｄ＇’按钮。编译完成时会产生动态链接库ＤＬＬ文件，这时用户编写的Ｍ函数文件已转换为ＣＯＭ组件对象。编译界面如图２．１３所示。瓠Ｂｕｉｌｄ随剑图２．１３编译界面６）将创建成功的ＣＯＭ组件注册到使用它的目标计算机上，且目标计算机要安装ＭＣＲ。方法如下：点击ｐａｃｋａｇｅ，点击‘＇ＡＤＤＭＣＲ＇’把运行环境打包。如图２．１４１３河北科技大学硕士学位论文。呻Ｉ口刁Ｘ；ＤｅｐｌｏｙｍｅｎｔＴｏｏｌ·ｌ口刁ＩａｍｅｎＢｕｉｌｄ｜ｐａＣｋａｇｅＰ鑫ｃｋａｇｅ《１７３ＭＢ）篓麓赫蠢ｒｅａｃｌｍｅ。ｔｘｔ‘镦Ｂｕｉｌｄ毯ＭａｔｌａｂＴｅｓｔ＿ｌ＿Ｏ．ｄｌｌｒＡｄｄ并ｌｅ５／ｄ｝ｒｅｃｔｏｒｉｅｓｌｆＲｅｍｏｖｅＭＣＲｌ｛≤Ｉ｜誊¨；ｌ幽１、，／ＢｕｉｌｄＦｉｎｉｓｈｅｄ·＾ｔＨｉｄｅＤｅｔａｉｌｓｌＣｌｏｓｅｌＡｌｌｒｉ巍ｔｓｒｅｓｅｒｖｅｄ．＾一，ｄｅｌ”Ｃ：ｊＰｒ。Ｆ鲫Ｆｉｌｅｓｉ阱盏ＩＬＡＢ。，Ｐ垃＂１０ｂ‘ｂｉｎ‘ＭａｔｌａｂＩｅｓｔ‘ｚｒｃＭ一一＞Ｃ：’ＰＩｌ｝≥ｆ；墓Ａ。１１陌ＡＴ硝曩２Ｃ＇ｌＯｂｌｒ吼ｔｉｍｅ‘＿ｉｒ。２＇ｔｔｒ＿ｒｅ＠ｓ％ＴＤｌｌ显．ｅｇｉｔ＋＿ｒ＋一ｅｒｖ．ｒｅｘｅ”Ｃ：ｉａＣ：‘Ｐｒ。≯锄ｌ＋ｉｌ。＿ｓ’ｒ，ＩＡＩＩ＿趣Ｆ：ＯＩＯｂｂｉｎ，雕虹ｌＣ０１）ｙ’ｅ：：Ｐｒｏ｛ｔｉｎＦｉＩｐ＿ｓ＇＜ＭＡＩＬＡＢ‘ＪＲ２０ｌＯｂ＇＜ｂｉｎ＇＜ＭａｔｌｍｂＩｅｓｔ＼。ｓｒｃ’渊ａｔｌｃｏｐｙ’Ｃ０Ｐｒｏｇｒｍ？ｉｌｅｓ＇ＭＡＩＬＡＢ＇＋，ｉＲ２０ｌＯｂｌｊｂｉｎ＇１‘Ｂｍｔｌｍｂｌｅｚｔ＇＋，ｓｒｃ！ｒｅａａ三｝ｆ｝黟｜ＳａｖｅｔｏＩＯＣＩｆｉｌｅ图２一１４打包界面７）安装之前生成的安装包。安装时会自动安装ｍａｔｌａｂ运行环境和注册之前生成的动态链接库。８）在ＶＢ工程中添加引用，找到和使用之前生成的ＣＯＭ组件，如图２．１５所示。１４第２章模具尺寸检测系统图２—１５ＶＢ引用界面９）编写ＶＢ程序，调用Ｍａｔｌａｂ中的类和函数，如图２．１６所示。阿五１再冈丽汀面１面五丽磊Ｆ互再五百五ｆ－丽Ｆ鼯玎五再五ｊ磊焉勇石丌＿’五丽ｎ１砬—向Ｔ丽ｃｃ工订耵琦髓ｒ甄丽酊１丁句曩丽矗薯Ｆ嘉■琦前ｒ百古广ｓ最ｅｋ蟊，？皿三：￡＝）Ｈａｒ‘ｄｌｅｓ一ＰｕｂｌｉｃＣｌａｓ５Ｂｕｔｔｏｎｌ．ＣｌｉｃｋＰａｒａＡｒｒａｙ（１００）ＡｓＤｉｍＲｅｔｕｒｎＶａｌＵｅ＾ｓＤｏｕｂｌｅＮｏｔ№ＰａｒａＡｒｒａｙ．ＧｅｔＵｐｐｅｒＢｏｕｎｄ（０）Ｐａｒａ上ｒｒａｙ（ｉ）＝ｉ厂——————————————————————————］陬ａｔｌａｂｏｂｊ．ａｖｅｒａｇｅ（１，ＲｅｔｕｒｎＶａｌｕｅＪＰａｒａｊ，ｒｒａｙ）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｊ苴ｓＺＢｏｘ（ＲｅｔｕｒｎＹａｌｕｅ．ＴｏＳｔｒｍ）ＥｎｄＳｕｂ：ＥｎｄＣ１ａ！ｓ图２．１６ＶＢ程序编写时调用ＭＡＴＬＡＢ的界面１０）执行ＶＢ程序，显示结果，如图２．１７所示。图２．１７程序运行结果１５河北科技大学硕士学位论文２．４模具图像采集图像采集是实时图像处理的重要步骤，只有先获取到模具的图像，才能进行后续的工作，是图像处理和应用最基本的前提。在本文基于图像检测的系统中，首先要获取被测模具清晰的图像信息，接着对其进行一系列的图像分析与预处理，最后实现模具尺寸的检测。２．４．１ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ调用Ｍａｔｌａｂ的方法图像采集功能是将图像信号采集到电脑中进行数字化，并将其以数据文件的形式保存在硬盘上或者指定的其它存储空间中，从而形成一个整块的、集中式的数据块，以供测量系统进行下一步的预处理工作ｆ２３】。本文以ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ操作系统为检测系统的操作系统平台，上位机采用个人计算机。直接在ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ操作系统下进行视频和图像应用开发工程有一定的难度，为了简化程序员在开发视频应用程序过程中的工作量【硼，微软公司在１９９２年开发了一个数字图像的软件开发工具包，即：ｆｏｒＷｉｎｄｏｗ）［２５】，提供了一系列应用程序编程接口（ＡＰＩ），用户可以通过这些接口它很方便地实现图像采集、图像编辑及图像播放等通用功能，还可利用回调函数开发比较复杂的视频应用程序。ＶＦｗ的一个关键思想是播放时不需要专用硬件，采用ｖＦｗ进行图像采集编程十分方便。目前，Ⅵ？ｗ技术被广泛应用，市面上大多数基于ＵＳＢ接口的数字摄像头都支持Ｖ岍。在本文的图像检测系统中也利用了ＶＦＷ技术。ＶＦＷ体系结构如图２－９所示。ｖＦｗ技术主要由以下六个模块构成【２６】：１）Ａｖｉｃａｐ．ｄｌｌ：它包含执行视频捕获的函数，它给ＡＶＩ文件的Ｉ／Ｏ处理和视频、音频设备驱动程序提供一个高级接口。２）Ｍｓｖｉｄｅｏ．ｄｌｌ：它包含一套特殊的ＤｒａｗＤｉｂ函数，将视频捕捉窗口与其驱动设备连接起来，用来处理屏幕上的视频操作。３）Ｍｃｉａｖｉ．ｄｒｖ：它包含了对ＶＦＷ的ＭＣＩ命令解释器的驱动程序，可以实现．ａｖｉ文件的回放。４）Ａｖｉｆｉｌｅ．ｄｌｌ：它包含由标准多媒体Ｉ／Ｏ（ｍｍｉｏ）函数提供的更高的命令，可以实现ＡＶＩ文件的访问。５）视频压缩管理器（ＩＣＭ）：用于管理的视频压缩／解压缩的编译码器（Ｃｏｄｅｃ）可以实现视频图像数据的压缩／解压缩。６）音频压缩管理器（ＡｃＭ）：提供与ＩＣＭ服务相似的服务。在ＶＦｗ开发平台上，通过多媒体控制接口，可以与音频、视频等多种形式的信息进行交流。可以实现波形音频的压缩／解压缩服务。在本文的图像检测系统的视频捕捉和处理中，对以上六个模块灵活运用，如图１６ＶＦｗ（Ｖｉｄｅｏ第２章模具尺寸检测系统２．１８所示。图２．１８ＶＦＷ体系结构２．４．２模具图像采集在ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０中对摄像头捕捉的具体操作方法如下：１）硬件连接。正确的将ＵＳＢ摄像头通过线缆连接到计算机的ＵＳＢ接口上。２）创建了图像捕捉窗口。在ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０中新建一个ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ项目，并为其添加一个模块ｍｏｄｕｌｅ，在ｆｏｒｍ上添加一个ＰｉｃｔｕｒｅＢｏｘ，一个按钮，Ｃａｐｔｉｏｎ设为保存图片。３）书写程序代码并进行调试。所示。‘臼’｜点击“开始”按钮开始采集图像，如图２．１９菠置ｆ曰停止｜佩存田片ｉ辱酉忑莉Ｉ图２．１９图像采集程序界面１７河北科技大学硕士学位论文ＵＳＢ摄像头采集图像的基本流程如图２．２０所示：创建图像捕捉窗１２１』ｌ注册系统回调函数｛ｊ设置捕捉窗口相关参数｛ｊ与ＵＳＢ数字摄像头连接Ｕ获取摄像头的状态信息Ｕ设置捕捉窗口的显示模式｛Ｊ捕捉视频文件并进行处理Ｕ终止图像捕捉并断开连接图２．２０ＵＳＢ摄像头采集图像的基本流程图２．５模具尺寸测量系统电气平台２．５．１ＰＬＣ控制器本检测传送带控制系统的控制器为ＰＬＣ，其对整个检测传送带系统快速准确的控制，直接影响摄像机对于图像的采集效果以及检测的结果。ＰＬＣ控制系统广泛应用前，继电器控制系统在工业控制领域占主导地位。相比较而言，继电器控制系统的线路复杂、体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢等缺点，重要的一点是当工业现场改变生产过程时，继电器系统必须重新设计和安装，在时间和经济上造成了浪费。与之相对应的ＰＬＣ控制系统，可以根据具体的工艺生产要求，在ＰＬＣ内部编制功能控制程序，现场各部件通过信号线和总线与ＰＬＣ进行通信，通过ＰＬＣ内部的编程指令来代替硬件之间的连线，控制工业生产１８第２章模具尺寸检测系统现场的运行。当改变工艺生产时，只需改变ＰＬＣ的编程指令，避免的重新设计的麻烦和硬件设备的浪费，节省了人力物力，而ＰＬＣ的编程简单，可以在现场修改程序，硬件维护方便，有较高的稳定性和可靠性，且设计结构简单，易操作，功能拓展方便，为以后的升级改造创造有利条件。基于ＰＬＣ的控制系统是集成了很多元器件的全自动化的控制系统，主要组成部分有ＰＬＣ控制器、人机界面、传感器、执行器和通信网络等组成。２．５．２ＰＬＣ工作原理ＰＬＣ采用循环扫描的工作方式［２７】，用户程序被按顺序存储在ＰＬＣ中，中央处理单元（ＣＰＵ）从第一条指令开始执行，当遇到结束符后再返回到第一条，如此不断重复执行上述操作【２８］。ＰＬＣ循环扫描工作方式一般包括５个阶段：内部处理、通信操作、输入程序、执行程序、输出刷新。ＰＬＣ循环扫描工作过程如图２—２１所示，完成一次上述５个阶段即为完成一次扫描周期。当ＰＬＣ处于停止状态时，只执行内部处理、通信操作；当ＰＬＣ处于工作状态时才执行后３个阶段。开始内部处理通信操作输入程序执行程序输出刷新图２．２１ＰＬＣ循环扫描过程图１）输入程序阶段中央处理器依次扫描每一个输入端，按顺序读取输入端的状态，然后把读取到的信息存储到输入映像区相应的单元中。输入结束后，映像区的内容将被保存并锁定。进入执行程序阶段后，若输入端的状态发生变化，输入映像区保存的信息也不会因此而发生改变。直到下一个扫描周期的输入程序阶段，输入端发生改变的信息才会被读入并保存。２）执行程序阶段在这个阶段，ＰＬＣ按照程序编写顺序，逐条对用户梯形图程序进行扫描。扫描每支梯形图总是按先上后下、先左后右的顺序对由接点构成的控制线路进行逻辑运掣２引。这里所说的接点即为上述映像区存储单元，所存储的数据为输入端的状态。根据以映像区等储存器数据为条件，根据用户程序进行逻辑运算，得出的结果存储在输出映像区中。在整个程序运行完成之前，ＰＬＣ不会将运算结果传输给输出端口。换而言之，在程序执行阶段输出映像区中存储的输出各元件的状态，会随着程序的执行而不断产生变化。当程序结束之后，输出映像区存储的数据最终确定，才会将其传输给输出端口。１９河北科技大学硕士学位论文３）输出程序刷新阶段ＣＰＵ将输出映像区中存储的状态先传输到输出锁存器中，刷新其内容。再由输出电路向外部设备传输控制信号，此时才是ＰＬＣ的输出。世界上约有２００多个ＰＬＣ生产厂家，如日本的欧姆龙公司、三菱电机公司、德国的西门子公司、美国的ＡＢ公司、莫迪康公司、ＧＥ公司以及国内的浙大中控等，它们满足用户各方面的需求，但在外形、结构、功能、网络通信和编程方法方面各有不同。根据本系统所需完成的任务要求，应当选择合适的ＰＬＣ。选择合适的ＰＬＣ主要依据是系统所需要完成的控制功能、Ｉ／Ｏ数量和容量。２．５．３ＰＬＣ控制器程序设计步骤编译功能是ＰＬＣ通过程序的来实现对控制系统的控制，在设计过程中，也就是在软件设计时需要耗费大量时间。采用ＰＬＣ进行控制系统设计是因为其内部继电器数量大，在继电器接点允许的情况下可以重复使用，具有执行速度快、存储数量大等特点。ＰＬＣ程序设计需要参照下面六个步骤进行‘３０］：１）首先根据在充分了解被控制系统所要实现的功能的基础上，来明确完成预定些动作的顺序及步骤；２）先明确需要从外围设备传递到ＰＬＣ的信号和通过ＰＬＣ接收的信号，最后将选定的ＰＬＣ的输入、输出口与外围设备进行对应，然后将输入、输出设备控制系统进行分配；３）设计ＰＬＣ程序并画出梯形图；４）实现用计算机对ＰＬＣ的梯形图直接编程；５１对程序进行调试；６）保存已经完成的程序。完成上述对ＰＬＣ程序设计的六个步骤后，只是对程序进行了初步的绘制，ＰＬＣ控制系统的建立，需要把系统的输入、输出点个数确定，而且还要根据各控制动作的顺序和各控制装置问的相互关系进行确定。在完成上述内容后，就可以分配输入、输出设备，将设备中各动作与ＰＬＣ中的辅助继电器Ｍ、定时器Ｔ、计数器Ｃ进行分配，之后就可以设计程序梯形图。最后通过相应的ＰＬＣ编程工具对程序进行调试，达到符合控制的要求。这就是程序设计的整个过程［３ｌ】。２．５．４ＰＬＣ选型设计ＰＬＣ要对整个系统进行控制，并且还要实时采集现场的数据和监控系统运行状况，ＰＬＣ因此要与现场的开关、检测元件和执行元件等进行连接，这些有的作为ＰＬＣ的输入，有的作为输出，ＰＬＣ要为这些元件分配合适的输入输出接口，即ＰＬＣ的Ｉ／Ｏ点。现场的检测元件包括传感器、接近开关、继电器触点等将信号通过输入点传给２０第２章模具尺寸检测系统ＰＬＣ，ＰＬＣ就可以采集到压力、流量、位置和设备运行状态等信号。这些信号有的是数字量信号，如设备的开关信号，有的是模拟量信号，如压力、流量和变频器频率等，因此选择输入点时要选择与之相对应的类型。ＰＬＣ内部的程序会对这些输入信号进行逻辑运算，然后会发出相应的控制指令，这些控制指令会控制相应的执行元件动作，如电磁阀的开启、供料泵的启停，这些执行元件就要对应ＰＬＣ的输出接口。本系统中的Ｉ／Ｏ点分配，除了要满足控制所需要的点数外，还要预留一部分备用的Ｉ／Ｏ点，因为一般满负荷Ｉ／Ｏ点运行时，会影响整体的可靠性，一旦一个点出现问题，就要重新换硬件，既麻烦又不经济。根据传送带所需完成任务可知，控制系统硬件设计主要包括：需控制一个气缸一台伺服电机，并且ＰＬＣ需要接收四个漫反射式的光学传感器的信号。因此，共计５个输出口以及５个输入口，即Ｉ／Ｏ口数一共是１０个。考虑到既满足系统控制要求又对Ｉ／Ｏ端口留有冗余，以及经济和使用性等多方面因素，本系统的控制部分选择日本的欧姆龙公司的ＣＰｌＥ．ＮＡ２０ＤＴ－Ｄ型ＰＬＣ作为控制器，如图２．２２所示。本系统的控制点数相对较少，控制较为简单，ＣＰｌＥ－ＮＡ２０ＤＴ－Ｄ系列ＰＬＣ能够满足系统的控制需求。ＣＰｌＥ－ＮＡ２０ＤＴ＿Ｄ型ＰＬＣ共有１２个输入口和８个输出口，其中输出口中有两个高速脉冲输出端口，输入口中两个高速脉冲输入端口以及两入一出的模拟量端广ｌ，完全能满足系统的要求，性能参数如表２．３所示。图２．２２欧姆龙ＣＰｌＥ－ＮＡ２０ＤＴ－Ｄ２１河北科技大学硕士学位论文２．５．５伺服电机控制器目前，国内数字控制系统为了适应数字发展趋势，更多使用交流伺服电机和步进电机，尽管二者有着相似的脉冲串和方向信号，但它们应用在完全不同的场合同。１）在控制精度方面步进电机的相数和拍数越多，它的精确度就越高，伺服电机取块于自带的编码器，编码器的刻度越多，精度就越高；２）在矩频特性方面比较交流伺服电机和与步进电机时，我们不难发现前者的输出力矩恒定，后者的输出力矩是变化的，当转速伤升高时，力矩降低；３）在低频特性反面步进电机很容易在在速度低的时候时出现低频振动的现象，相反交流伺服电机的转速和力矩都很平稳，即便在速度低的时候时都不会异常振动；４）在过载能力方面交流伺服电机比步进电机相比的过载能力更强，相反步进电机没有过载能力；５）在速度响应性能方面交流伺服系统比步进电机的初始加速要快上百倍，如步进电机到达工作需要的转速要等上百毫秒，但是同等条件下，伺服电机只需几毫秒，在快速启停的控制条件下得到广泛应用；６）在运行性能方面步进电机的控制方式是开环，但是交流伺服驱动系统能够实现闭环控制，当气动频率过高和负载过大的时候，步进电机容易出现卡主不动的情况，而且停止的时候会出现过冲的现象。而由位置环和速度环构成的交流伺服电机，一般情况下丢步或过冲现象基本没有，因此伺服电机更可靠。综上所述，交流伺服电机与步进电机的不同点主要在于控制精度、矩频特性、运行性能、过载能力、低频特性、速度响应性能等方面，交流伺服电机越来越多的用于数字控制系统中。第２章模具尺寸检测系统详细见表２．４所示：表２＿４步进电机系统和伺服电机系统的区别结合以上的比较，本课题选用ＡＳＤ．Ａ２．０７２１．Ｌ型台达伺服驱动器，额定电压２４Ｖ，配合２５００ｐｐｒ编码器，内建ＲＳ２３２／ＲＳ４８５通讯接口【３２１，具备转矩、速度、位置、点对点定位及混合模式切换功能。如下图２．２３所示：图２－２３伺服控制器鉴于以上分析比较，由于伺服电机比步进电机的有点多很多，性能也强，而且，交流伺服电机加减速反应特别快，一般不会超过几十毫秒；而且基本没有发热和噪音。伺服电机的特点是根据接收到的控制信号而完成相应的动作，它的能够将所接收到的信号，例如电压或电流等，变成相应的的转角或转速。在本套系统中，需要对无纺布进行上下往复追踪，选用伺服电机充分利用了其响应时间短、精度控制高等特性。河北科技大学硕士学位论文２．５．６控制程序编写程序编写使用的软件为欧姆龙公司研发的ＣＸ—ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ软件，它是ｃＰ系列可编程控制器在ＷＩＮＤＯＷＳ操作系统环境下使用的编程软件。软件的指令系统提供三种编辑器来创建程序：梯形图、语句表和步进梯形窗口。用任何一种程序编辑器写的程序，都可以用另外的形式显示程序。本系统主要用梯形图的形式对程序进行编写。开机准各土启动传送带人Ｖ＼检测／●入库Ｉ剔除图２－２４主程序控制流程图表２．５ＰＬＣ哟地址分配表梯形图是在自动控制领域内很早就广泛使用的自动控制语言，有常开／常闭触点、延时接通定时器、计数器、数据格式转换、脉冲控制、串口通信、数据比较等基本指令，还可进行四则运算等算术操作。梯形图是沿用电气控制电路的符号所组合而成的一种图形，由于梯形图的设计流程思路和电气控制流程思路相似，在编写程序的时候，梯形图画好的同时ＰＬＣ的程序设计也就完成了，以图形表示控制流程的方２４第３章模具尺寸检测系统中的图像预处理第３章模具尺寸检测系统中的图像预处理本章对图像检测实验结果中获取的图像进行预处理分析研究。首先，对数字图像处理技术以及噪声滤波方法进行简单的阐述；其次，对几种常见的滤波方式进行分析，并对采集到的图像进行处理、对比不同滤波方法的滤波效果，最后确定针对图像噪声处理采用的滤波方法；主要针对中值滤波、均值滤波以及高斯滤波等进行了详细的分析讨论。３．１数字图像与Ｍａｔｌａｂ图像处理工具箱图像可以看作一个二维连续函数，一般来说，用计算机处理图像之前，必须对其进行数字化。３．１．１数字图像概念数字图像是指由被称作象素的小块区域组成的二维矩阵，如图３．１所示。将物理图象行列划分后，每个小块区域称为像素（ｐｉｘｅｌ）而每个像素包括两个属性：位置和灰宠。、＋…～“ｊ“。５’４∥：’√：’，’＿ｏ；ｊ＋，ｊ，。ｊ二０。。一，．，ｊ．一，一，ｊｉ—ｊ。ｊ·一图３．１指纹图像和数字化矩阵对于灰度图像而言，象素的亮度数值范围在０到２５５之间，０表示黑、２５５表示白，而其它数值表示不同的灰度级别。彩色图像用红、绿、蓝三元组的二维矩阵表示。其像素值也在０到２５５之间，０表示在此位置像素中没有相应的基色，２５５则代表该像素中相应的基色取得最大值。数字图像通常用矩阵公式（３．１）来表示：ｆ厂（０’０）他１）他力：ｌ玛０）ｍ９．．．ｆ（Ｏ，Ｎ－１）．．．ｆ（１，Ｎ－１）…月，Ⅳ一１，Ⅳ一１）ＮｘＮ（３．１）Ｊ．ｆ（Ｎ－ｌ，Ｏ）肛１，１）河北科技大学硕士学位论文其中，ｘ＝０，ｌ，…，＾Ｌｌ，ｙ＝０，１，…，Ⅳ－１，厂（ｆ，，）＝Ｏ－－２５５。把数字图像表示为矩阵的优点在于：对图像进行处理时，可以直接利用向量分析的有关理论和方法，既可以按行的顺序，也可以按列的顺序，选定一种顺序后，后面的处理都要与之保持一致【３４】。３．１．２ＭＡＴＬＡＢ图像处理工具箱ＭＡＴＬＡＢ是ＭａｔｒｉｘＬａｂｏｒａｔｏｒｙ的缩写，是由美国ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司推出的计算机软件，不仅具有非常强大的数值计算功能，还有相当出色的矩阵处理能力，所以广泛应用于图像处理领域。ＭＡＴＬＡＢ的图像处理功能主要集中在图像处理工具箱（ＩｍａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｏｏｌｂｏｘ）中，它由大量的图像处理函数构成，使一些典型的图像变换如缩放旋转、阈值选取、图像二值化、图像滤波、图像分析等图像处理操作执行起来没有Ｃ语言、ＢＡＳＩＣ那样复杂繁琐，我们可以利用图像处理工具箱中的这些函数，进行算法融合，最终获得满意的图像处理结果［３５】。３．２模具图像预处理３．２。１图像预处理方法数字图像预处理的方法有：图像变换、分割、编码压缩、解压与还原、描述与分类以及图像的预处理等；图像预处理是针对原始采集图像的，这种方法主要就针对原始图像进行噪声处理，采用不同的滤波方法实现图像噪声的滤除；具体的图像预处理方法有：图像变换，包括傅里叶变换、离散余弦变换、哈达玛变换以及沃尔什变换等；灰度变换，包括线性和非线性变换两种方法；直方图变换，包括直方图均衡化和直方图规定化两种形式。数字图像预处理的主要优点是：再现性好，虽然不能复现出全部三维几何信息，但是能够将图像的特征信息完全显现，比模拟图像的复现性要好；处理精度较高，由于目前计算机技术的飞速发展，其计算响应时间大大缩短，单位时间内处理数据能力增强，从而使得图像大数据量的处理成为可能；数字图像处理方法适用面较宽，无论可见光范围内图像或者非可见光范围都可以采用该方法，同时该方法通过采用不同的处理方法，可以实现三基色彩色图像的处理；高灵活性，图像处理包括三部分：像质改善、分析和重建．．从原理上讲，它只能对图像进行线性运算的光学处理，明显限制了光学图像处理目标；而数字图像处理不仅能完成线性运算，且能实现非线性处理，也就是说，凡是可以用数学公式或逻辑关系来表达的一切运算都是可用数字图像处理来实现［３６】。第３章模具尺寸检测系统中的图像预处理３．２．２模具图像的噪声处理任何一幅未经处理的原始图像都有噪声的存在，因此，为了避免图像噪声对采集图像特征提取以及数据分析等的影响，就需要对其进行图像噪声处理。一般的图像平滑处理方法前文有所阐述，这里主要针对温度图像处理时采用的几种滤波方法进行详细分析，并对采集图像进行滤波处理，以便后期进行对比分析以及确定最好使用的图像的滤波方法。１）中值滤波中值滤波是一种常用的非线性滤波方法，它在平滑脉冲噪声方面非常有效，同时它可以保护图像尖锐的边缘；加权中值滤波能够改进中值滤波的边缘信号保持效果；但对方向性很强的图像进行滤波处理时，要引入方向信息；中值滤波是图像处理技术中最常用的预处理技术；举例说明：设有一个一维序列．．，ｉ，正，…，五，取窗口点数为ｍ（奇数），对其进行中值滤波，就是从输入序列中相继抽出ｍ个数矗，，…，矗ｌ，石，矗ｌ，…，矗，（其中正为窗口中心值，ｖ＝∞－１）／２），再将这历个点按大ｄ，Ｊｌ颐序排序，取其序号的中心点数值作为滤波输出［３７１；用数学表达式进行描述，见公式（３－２）：ｌ＝Ｍｅｄ｛ｆ一，，…，Ｚ一－，Ｚ，Ｚ＋－，．．．，Ｚ＋，｝（３－２）其中，ｉ￡Ⅳ，ｖ＝（ｍ．１）／２，Ｋ称为序列的中值，Ｍｅｄ表示中值处理。中值滤波窗口一般采用３、５、７三种形式，在进行图像处理时应从小窗口开始处理，以便获取最佳中值滤波窗口；对于这种中值滤波函数而言，其存在以下性质【３８］：Ｍ肼ｅｄ｛、Ｋ·倒｝＿Ｋ＇Ｍ—ｅｄ｛ｆＯ）｝（３－３）学｛Ｋ＋倒）＿Ｋ＋Ｍ—ｅｄ｛ｆＯ）｝但是下式并不成立：（３—４）蟛｛蒯－Ｉ－删２Ｍｅｅ｛ｇＯ＇）｝＋ｇｅ２｛ＳＯ＇）｝其中Ｋ为常数，矿表示窗口大小。（３．５）由于中值滤波针对单色图像，即对灰度图像可实现直接滤波处理；但是，在测试实验中获取图像为彩色图像，并且希望直接对彩色图像实现中值滤波处理。因此，需要对该滤波方式进行改进：由于彩色图像包括三基色红绿蓝三种色彩信息，在进行滤波时，应考虑分别对三基色进行中值滤波；在滤波后，将三者再组合形成滤波后的彩色图像，这种处理方法对图像的特征提取不会造成影响，而且还可以将图像的质量提高。最后决定在进行图像中值滤波时采用这种改善后的方法。在Ｍａｔｌａｂ实现该滤波方法，三基色分别进行中值滤波的程序段部分如下：２９河北科技大学硕士学位论文ｆ１（：，：，１）－－ｍｅｄｆｉｌｔ２（Ｉ（．，：，１））；％红色分量（Ｒ）中值滤波ｆｌ（：，．，２）－－ｍｅｘｉｆｉｌｔ２（Ｉ（：…２））；％绿色分量（Ｇ）中值滤波ｉｌＬ＂，：，３）－－ｍｅｄｆｉｌｔ２（Ｉ（：，：，３））；％蓝色分量（Ｂ）中值滤波这里以中值滤波图像结果为例，一方面给出原始测试采集图像和中值滤波后图像，见图３．１；ａ）原始图像ｂ）滤波后图像图３－２模具图像和滤波后的图像通过对比图３．２中ａ）和ｂ），可以发现，在中值滤波后模具图像的噪声有明显减少，这说明该种滤波方法有利于图像噪声的滤除；另一方面，对该模具图像中值滤波前后部分三基色的具体数值进行对比，给出数据表３．１。表３－１模具图像三基色提取分量滤波前后对比通过对比滤波前后三基色部分分量值可以发现：滤波前后三基色分量变化较为明显的为红色（Ｒ），蓝色（Ｂ）两分量；滤波前Ｒ和Ｂ分量获得值变化大，数值离散，Ｒ的变化范围６３．８０，Ｂ的变化范围２３０．２４１；而在滤波之后，Ｒ和Ｂ分量获得值变化小，数值集中，Ｒ变化范围６４．７４，Ｂ的变化范围２３０．２３５。２）均值滤波均值滤波是把每个像素都用周围的８个像素来做均值操作；可以平滑图像，速度快，算法简单；但是无法去掉噪声，只能微弱的减小，因此在噪声处理中对这种方法的应用较少；均值滤波是一种线性滤波法，大都采用邻域平均法３０第３章模具尺寸检测系统中的图像预处理进行计算；基本原理是用均值代替原图中对应像素的值；其计算过程如下［３９】。在一幅图像中假设存在加性白噪声ｐ（ｍ，是口２，噪声与图像贝ｍ，，ｚ），其均值为０，噪声功率（方差）玎）可以表示为：（３—６）咒）若果不相关，那么有噪声的图像厂Ｊ（ｍ，厂’（ｍ，，１）＝厂（ｍ，，１）＋ｐ（ｍ，ｎ）经过领域平均化后图像ｇ（ｍ，ｎ）可以表示成如下：ｇ（ｍ，咒）＝寺∑∑厂蛳）＝专∑∑［巾，／）＋ｐ（ｉ，川ｏ…（，，』】Ｅ，ｏ’（ｆ，Ｊ）ｅ５＝ｉＩ∑∑朋，，）＋百１∑∑比／）工Ｖ（ｊ．』）Ｅ，』Ｖ（ｊ，』）∈５（３—７）上式中，ｓ是∽，原来的以ｍ，，ｚ）点处的邻域内点集。经过以上变换过程可以看出，图像由”）变成了寺∑∑厂（ｆ，／），从而可能导致图像失真或者边缘模糊；这种”《ｆ，』）ｏ图像处理方法常用的模板有两种：四点邻域Ｍ４和八点邻域Ｍ８，并且邻域内各系数值和为ｌ。Ｍ４和Ｍ＿８两模板表示如下：０１—５Ｏ耽＝１—５Ｏｌ一５＝三曙１ｌｌ（３－８）．１—９Ｏ．１—９Ｍ８＝ｌ一９１—９＝吉ｌｌ１１们—纠门¨√（３－９）１—９１—９ｌ一９根据以上均值滤波原理，针对实验测试结果模具图像进行均值滤波；由于该种滤波方法依然是针对灰度图像（单色图像）的，因此，按照中值滤波改进方法对均值滤波法进行类似改变，从而使其可以针对彩色图像进行滤波；具体操作办法是：将三基色图像三色分离后，针对红绿蓝三种单色值进行均值滤波，滤波之后再将三者综合，进而形成滤波后的彩色图像。在数字图像处理中，灰度处理法是一种较为常用的方法【４０】；由于原始采集图像一般为彩色图像，图像信息量大，包含有三基色各分量；一般真彩色图像位数大都为２４位或者３２位，其中２４位图像使用较多；２４位图像中，红绿蓝三基色各分量都３ｌ河北科技大学硕士学位论文占８位，因此在进行图像处理时，直接面临处理数据量极大的问题；灰度处理方法是一种相对简单的图像处理方法。灰度色的定义是包括纯白和纯黑在内的从黑到白的一系列逐渐变换的颜色，共有２５６个色度值。灰度处理的基本过程是将彩色图像中三基色各分量之间按照一定比例进行计算，并将计算结果作为灰度图像对应的像素值，经过灰度变换之后原始图像中的三基色值将被灰度值代替，即转换后红绿蓝三色灰度值是相等的，其计算公式如（３．１０）所示：日劬＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ（３－１０）式中月＆，表示变换图像灰度值；Ｒ，Ｇ，Ｂ表示原始图像三基色值。通过该计算式分析可以发现，图像在灰度变换后分辨率将会降低、部分信息将会丢失，造成图像失真，不利于图像识别。一般采用灰度直方图的形式对灰度图像的信息进行表示。因此，这里对实验图像灰度变换，并用灰度直方图表现其图像信息，见图３．３和３．４。ａ）原始图像”灰度图像图３．３模具图像处理对比３－４图中ａ）、ｂ）两图可知，在灰度变化后该图像分辨率明显降低，图像部分细节丢失，对于图像的特征提取以及数据分析将造成较大误差影响。图３＿４模具图像灰度直方图３２第３章模具尺寸检测系统中的图像预处理从灰度分析结果以及灰度直方图中得出如下结论：由于测试实验是针对彩色图像而言的，并且希望通过彩色图像色彩分辨率的不同进行数据分析进而获取模具图像之间的数学关系；因此，基于灰度处理后有图像信息有丢失，分辨率降低等缺点，这种方法将不适用于本课题的图像处理。３．２．３综合滤波方法分析在实际模具图像测试实验时发现：模具图像的噪声影响来源较多，造成图像采集结果失真较大；若只采用一种图像预处理方法对采集图像进行处理，将不能很好的对图像噪声进行滤除。因此，为了实现图像噪声的消除降低，提出了一种综合滤波的方法对采集的模具图像进行噪声处理。将几种滤波方法进行有机结合获的取这种新的滤波方法被称作综合滤波。这里为了实现对温度图像的综合滤波的效果，主要将均值滤波、中值滤波以及高斯滤波三者进行了有机的结合。高斯滤波是根据高斯函数的形状来选择权值的线性平滑滤波方法；这种滤波方法对去除服从正态分布的噪声有明显的效果；对一般的图像而言，常用二维零均值离散高斯函数作平滑滤波函数表达式如下：型三二△ｇ［ｉ，歹】＝Ｐ２口２（３－１１）高斯平滑滤波的主要性质：二维高斯函数在各个方向上图像平滑程度是相同的，意味着在后续的图像处理中不存在方向偏转；高斯函数是单值函数；对高斯函数进行傅立叶变换后会存在单瓣现象，这意味着在保留了有用信号的同时高频的干扰信号也不会污染平滑图像；高斯函数具有可分离性，这些性质表明高斯滤波有利于图像噪声的处理，对低通滤波十分有效【４ｌ】。根据高斯滤波、中值滤波以及均值滤波的基本原理，对模具图像测试结果进行综合滤波；滤波方法首先对图像进行均值滤波、其次进行高斯滤波，最后进行中值滤波；在进行滤波之前，由于采集图像为三基色二维图像，因此首先对图像进行三基色分离，在Ｍａｔｌａｂ软件中实现分离，具体程序参见附录代码部分。３．３结果对比分析前文针对模具检测实验采集图像进行了不同形式的预处理方法：中值滤波、均值滤波以及综合滤波等。对滤波结果进行分析对比，主要对比图３．３，３．４；图３．３中ａ）图为模具图像原始分量三维分布图。通过对比三图可得如下结论：原始采集图像由于受到环境等因素的影响噪声较大，在进行了中值滤波后图像噪声有明显减少：而若对图像进行均值滤波则出现图像边缘模糊现象，对图像的特征有明显的影响；最后对相应的温度图像进行的综合滤波，获取的红色分量三维分布图表明：在模具图像经过均值滤波后，图像的各种噪声依然存在，即这种处理方法对图像的噪声滤３３河北科技大学硕士学位论文除作用不大：另一方面，在图像经过高斯滤波以及中值滤波后，其中大部分噪声已经被滤除，尤其是一些尖锐噪声，使得图像噪声得到很好抑制，有利于后期图像的数字化分析处理等，适用于模具检测测试图像的预处理。根据以上分析，在后期进行图像预处理时采用了图像的综合滤波方法，可获得精度较高的测试图像。３．４本章小结本章一方面对数字图像处理方法进行了分析讨论；另一方详细分析了图像预处理中常用的中值滤波、均值滤波和高斯滤波等方法的基本原理，并对实验图像结果进行了处理，对图像进行预处理设计了综合滤波的方法；最后分析对比了几种图像处理结果，确定ＴＮ试实验获取的图像预处理的方法：综合滤波法。第４章摄像机标定第４章摄像机标定摄象机标定（ＣａｍｅｒａＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）是待测物体与图像检测系统集成的桥梁，用来确定空间基准坐标系中某点同它所在的图像平面上像点之间的相互对应关系，最终得到摄像机的外部位置和内部属性参数。若要从图像上获得的二维信息来推断、检测空问三维信息，必须事先明确地知道摄像机的具体参数。本章主要介绍了摄像机的成像模型和一些典型的标定方法，如传统标定法、摄像机自标定法，通过比较各种标定方法的优缺点，最终选择张正友平面标定法用于本文的图像检测系统，并且用ＭＡＴＬＡＢ标定工具箱进行了标定试验。４．１摄像机成像模型不同成像模型的标定过程也会有所不同，摄像机的成像模型可以看做是三维空间中的物体到像平面的投影关系［４２１，图４．１为摄像机的透视变换模型，Ｄｃ点为成像透视中心，仍为摄像机的光轴，０为光轴与像平面的交点，是像平面的光学中心。过Ｄ点作像平面坐标系，其ｘ轴平行于像素横向阵列，ｙ轴平行于像素纵向阵列；再过仉点做摄像机坐标系啪而平行于像平面坐标系；啪。卸为机器坐标系，是摄像机检测选定的零点为原点，ｘ导轨和ｙ导轨为坐标系的ｘ和ｙ轴建立的；此外，为了使摄像机标定更加灵活和方便，建立了模板坐标系０Ｉｍｂ蜘ｚ咿作为基准坐标系来描述摄像机的位置。ＣＡ，图４．１摄像机透视模型针孔模型是最简单的摄像机模型，又称为线性模型，如图４一ｌ中空间点Ｐ经线３５河北科技大学硕士学位论文性成像在图像平面上的位置为Ｒ，这是理想小孔成像模型下的坐标。在实际情况下，摄像机镜头会因为加工或装配误差带有不同程度的畸变，使得镜头失真导致所成像点偏移到实际位置局。将二维信息转换为三维坐标离不开对各坐标系的分析，在摄像机标定过程中各个坐标系之间相互变换的过程如图４．２所示。刚弧］㈤·，图４－３标定模板模型图图４＿４像平面坐标系与像素坐标系２）摄像机坐标系与模板坐标系为了得到摄像机的内外参数，摄像机坐标系和机器坐标系需要相互转化，可以利用模板坐标系使他们联系起来，模板坐标系与摄像机坐标系之间的旋转和平移的关系为：ｘｃｙｃＺｃ２ｍ丁ｌｏ１（禾２）ｌ靠靠％●式中，Ｒ为３ｘ３的旋转矩阵；ｒ为３ｘｌ的平移矩阵；０＝（Ｏ，０，Ｏ），（‰，蜘，锄）为模板坐标系下三维坐标；（％，Ｙｅ，乙）为摄象机坐标。３）像平面坐标系与摄像机坐标系模型下的理想投影变换用齐次坐标表示为３６第４章摄像机标定制＝匿若考虑径向畸变时：００ｏｌｌ工ｃ厂ｏ０１ｏ峰ＪＩ１（４—３）０降ｊｘａ２Ｘｕ（１＋ｋ．Ｒ２）～ＩＹｄ＝Ｙ。（１＋后·Ｒ２）‘１其中／为摄像机焦距，ｋ为畸变系数，Ｒ＝吒２＋咒２。４）像平面坐标系与计算机帧存坐标系（４＿４）面坐标系与计算机帧存坐标系之间的关系如图４＿４所示，计算机帧存坐标系ＯＵＶ以像素为单位，像平面坐标系ＯＩＸＹ是物理为单位建立的，两坐标系之间的关系为式（４．５）所示。１［ｉ｝］＝五ｏ“。０＿％０ａｙ０１１（４．５）原点Ｄｌ为摄像机光轴与像平面的交点，通常处在图像坐标系中心处，但通常有一定程度的偏离，这是因为在实际中摄像机加工或装配存在一些误差。上式中（ｕｏ，ｖ０）为Ｄｌ在∞ｙ坐标系中坐标，反、ｄｙ为每个像素在Ｘ轴】，轴方向上的物理尺寸。综上，由式（４—１）一（４．５）可得一系列的坐标转换关系为刮㈣ｐ４．２摄像机标定方法式。下‘ｌ‰‰％●＝慝０Ｒｒｌ‰ｙｍｑ０（４．６）‰％●］卜ｉｉ，Ｏ乙１其中，ｓ为比例因子，口，＝ｆ／ｄｘ，口，＝ｆ／ａｙ，摄像机标定的最终目的便是求出，反，西，ｕｏ，ｖｏ五个内参，和Ｒ，ｒ的１２个外参。根据在标定过程中是否需要放置标定物摄像机标定技术大致可分为两类■传统一‘标定方法和摄像机自标定法【４３１，这种分类方式是目前被研究人员普遍采用的分类方４．２．１传统摄像机标定法在传统的摄像机标定试验方法中，必须要利用立体标定块，或者是用平面模板３７河北科技大学硕士学位论文作为摄像机标定物。传统标定算法的特点是操作起来有难度、但是标定的效果好。最常使用的方法主要有直接线性变换和两步法［州。１）直接线性变换１９世纪７０年代初产生了直接线性变换（ＤＬＴ）的摄像机标定的方法。它是由Ａｂｄｅｌ．Ａｚｉｚ和Ｋａｒａｒａ于提出，指出直接利用摄像机的线性模型建立线性方程组求解摄像机内外参数［４弱。在用此方法进行标定时，需要在摄像机前放置一个特制的有精确标定点的立方体标定块。运算速度快，操作简便是直接线性变换的摄像机标定方法的特点；由于没有考虑镜头畸变问题，当镜头有较大的畸变的时候，标定结果存在很大的误差就成了直接线性变换的缺点。然而直接线性变换简单快速的优点在线性标定方法中仍然应用最为广泛【４６】；２）两步法１９世纪８０年代中期产生了一种基于径向排列约束（ＲａｄｉａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔＣｏｎｓｔｒａｉｎｔ，ＲＡｃ）的标定法，这种标定方法被称为两步法，它是由Ｔｓａｉ提出。它的算法分为两步，第一，求得摄像机的外部参数，在这当中运用的方法是最小二乘法解超定线性方程，第二，求得摄像机的内部参数，但是前提条件是摄像机没有光学畸变，一旦摄像机存在径向畸变，则可结合优化非线性的方法获得所有参数【４７１。参数求解的简便，运算量不大，而且所得结果的精度也能满足要求是两步法的优点：摄像机的畸变包括径向畸变和切向畸变，该方法只对前者进行了处理，而在实际中，还需要充分考虑后者所带来的影响。４．２．２自标定方法上世纪８０年代后期产生了自标定方法，它是由Ｆａｕｇｅｒａｓ等提出的。自标定方法在没有标定物的情况下依然可以只利用摄像机在运动过程中获取的图像之间的关系就能进行摄像机标定［４８－４９１，这时传统标定方法所无法比拟的。目前，自标定技术的研究主要有以下几种：利用本质矩阵和基本矩阵的摄像机标定方法【ｓｏ】；利用绝对二次曲线和外极线变换性质的标定方法【５１．５３１；利用主动系统控制摄像机做特定运动的自标定方法［５¨５】：利用多幅图像之间的直线对应关系的摄像机标定方法［５６】。４．２．３张正友标定法由于本课题是研究模具尺寸的在线快速检测，因此应该采用简单、灵活的摄像机标定方法，并且要求有很高的精度和灵活度。张正友平面标定法介于传统标定方法和自标定方法之间，它具有两者的优点，灵活度高且精度适宜，是最近研究比较热门的标定算法之一。该方法假设标定模板位于世界坐标系ｚｗ＝０的平面，利用特征点的对应关系，求解出对应图像与二维模板的对应矩阵，利用摄像机内部参数的约束条件，求解非线性方程，以求解包括畸变系数在内的所有内外参数［５８】。张正友标定法需要多个不同位置且已知尺寸的二维模板图像，而且无需知道摄３８第４章摄像机标定像机和二维模板的运动参数。这种标定方法与传统标定法相比，对设备要求不高、且操作相对容易，与自标定方法相比精度较高，适合模具尺寸的在线快速检测系统中摄像机的内外参数进行标定计算。４．３摄像机标定试验由第二章所论述的模具尺寸检测系统结构中可知，所采用的视觉系统结构是单摄像机视觉系统（如图２－９所示）。该系统的特点通过精确移动传送带可以摄像机拍摄清晰的图像。在这种情况下，摄像机坐标系之间只存在简单的平移关系，从而不需要计算两者的旋转矩阵【５９１，进而简化坐标系之间的转换，减少计算误差，并且可以满足对模具尺寸检测的要求。本文用Ｍａｔｌａｂ标定工具箱进行摄像机内外参数的标定计算。Ｍａｔｌａｂ又称为矩阵实验室，它是ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司开发的一款基于矩阵计算的数据处理软件。经过多年的发展，ＭａⅡａｂ的软件功能从最初的矩阵计算拓展矩阵计算、算法开发、数值分析、图像处理图形可视化、建模仿真等各个方面。由于Ｍａｔｌａｂ对于数据的强大处理能力，近年来已经在各种科学领域中都有广泛的应用，Ｍａｔｌａｂ的程序设计功能完善，为面向对象的程序设计机制，内置了丰富大量的函数库，可被用户调用，可编程的灵活性很高；Ｍａｔｌａｂ软件提供了还有高质量的数据可视化功能，并且具有其他软件在数据处理方面所不具有的优势，而且还具有良好的扩展能力，可以方便的与其他软件进行数据交换。而标定工具箱在对图形图像的分析，数值及符号运算以及与硬件进行实时交互等方面又增强了ＭＡＴＬＡＢ的实用性功能，从而使得摄像机标定的算法更加简便［６Ⅲ。运用标定工具箱可以简便的得出仿真及标定结果，并且可以对误差进行分析。４．３．１摄像机内参标定由摄像机成像模型的分析可知，摄像机内部参数分别是：，蟊，西，“ｏ，ｖｏ。标定步骤如下：１）制做一张标定模板，并贴在一个刚性平面上；２）从不同的方向和距离分别进行拍摄，对于采集的图像，位姿越多，标定结果也会越精确，建议在１０组到２０组之间，部分标定模板图像如图４．５所示：３）提取出模版图像中的特征点，并确定这些点的二维图像坐标和三维实际坐标，求解得到摄像机的内部参数。Ｍａｔｌａｂ标定工具箱用棋盘格的角点作为特征点提取。结果之一如图４．６所示。值得注意的是，为了确定模版坐标系的的位置，需要手动录入平面模板的四个顶点，分别为：左上角的原点、右上角的Ｙ轴极限点、右下角的区域极限点和左下角的ｘ轴极限点。这四个点确定后，Ｍａｔｌａｂ标定工具箱就可以自动计算出区域内所３９河北科技大学硕士学位论文有特征点在图像坐标系的坐标（“，ｖ）和模板坐标上的实际坐标（‰，Ｙｍ，知），并将其一一对应起来，最终求得内部参数。Ｉ瓣一ｌ瓣；Ｉ一；集图像，同时保证将零件和模板拍摄到同一画面中，如图４—７所示，利用图中的模板计算摄像机的外参。４．３．３结果及误差分析『－１５２７．２９３５ｏ４１５．４８５５］１【Ｒ＝ｌ１ｏｏｊ０．００５５４７０．９９８６８７０．０２８５２６０．９９９４８７０．００５３９５０．０２３４３６０．００６５６９－０．０１８６６４ｌ－０．９８９５３０河北科技大学硕士学位论文为０；３）角点提取误差：拍摄过程中标定板图像在边缘处产生的微小畸变，会使角点的提取存在一定的误差，使标定精度有所降低。表４．１标定结果验证４．４本章小结本章主要对介绍了摄像机的标定，对摄像机的成像模型及涉及到的坐标系的转换做了详细的说明。概括了几种常见的摄像机标定方法，选择张正友标定法，用ＭＡＴＬＡＢ标定工具箱进行标定试验，最后分析了试验结果产生误差的原因。４２第５章模具尺寸检测方法与误差分析第５章模具尺寸检测方法与误差分析５．１最小二乘法最ｄｘ－－乘法基本原理：是一种数学优化技术；它寻找数据最佳的匹配函数是通过最小化误差的平方和来实现的；利用这种方法可以简便地对未知数据进行求取，并使这些所求数据与实际数据之间达到最小的误差平方和；最小二乘法可用于曲线拟合，这里采用最小二乘法进行曲线拟合与方程建立等。对于尺寸参数的检测方面，需要完成模具手臂直径、手掌长度和直线度的检测。我们首先用最ｄｘ－－乘法拟合出四条直线。直线的主要参数是斜率ｋ和截距ｂ，采用基于最小二乘法的线性曲线拟合算法求取其参数，也就是根据实际采集到的零件的边界点坐标进行曲线拟合。最小二乘法的基本表达式如下：Ｙ＝ｈ＋６（５－１）对于一平面点集Ｐ（ｘ，ｙ）（ｉ＝１，２，３…Ｎ），利用最小二乘法即满足直线上各点的方差最小：．ｖ，（后，６）＝ＩＩｌｉｎ（∑Ｐ（‘，Ｙｉ）［Ｙｉ一（峨＋６）】２）ｉ＝Ｉ（５—２）由公式（５．２）分别对系数ｋ和ｂ求微分，联立方程可以推导出最ｄ、＿７－乘拟合的ｋ和ｂ的公式为：．ⅣⅣ∑薯∑Ｙｉ—Ⅳ∑（ｘｉＹｉ）ｋ＝ｆ＝１．Ⅳｉ＝ＩⅣｆ－ｌ｜Ⅳ（５—３）∑薯∑Ｍ—Ⅳ∑（‘耳），＝１ｉ＝ｌｉ＝１七：臣Ｙｉ－型ｋＹ＝岛工＋岛ｘｔ（５—４）则由上面公式分别求出四条直线的直线方程为：ｉ＝１，２，３，４（５—５）最，ｊ，－－乘法实际上是一种亚像素边缘提取算法。首先它不用所有的结点都严格通过拟合曲线而仅要求总体偏差最小，因此可以减少偶然粗大误差即图形中孤立噪声的影响。其次靠单纯像素坐标无法满足精度要求，因此必须将图形放在空间坐标系下，采用像素细分的方法来完成。可以用各边中间近直线部分进行拟合的方法避４３河北科技大学硕士学位论文免四个角处圆弧及因图像畸变引起影像，不然计算得出的结果会有较大的偏差。５．２各几何参数的计算经过上一个步骤拟合得出待检模具投影图的四条边，由于手型模具类似于一个锥形，我们可以近似的把模具当成锥形进行计算，再利用解析几何的公式就可以最终求得各几何参数。锥角公式：秽＝蔫（５－６）大端直径：大端直径可以通过先求出，１１和１２，１２和１３的交点Ｍｌ（ｘｌ，ｙ１）和Ｍ２（ｘ２，Ｙ２），再求Ｍｌ（ｘｌ，ｙ１）和Ｍ２（ｘ２，ｙ２）两点之间的距离求得，即：Ｄ＝阮鸩】＝√“－ｘ２）２＋（乃－ｙ０２（５—７）长度ｔ为了避免因载物台倾斜造成的待测模具倾斜，本算法采用求出线段Ｍ１Ｍ２的中点Ａ，再过Ａ点作与底边１２的垂线，与１４的交点为Ｂ，最终Ａ、Ｂ两点之间的距离即为锥体的高度。Ａ（Ｘ，Ｙ）点坐标为：ｘ：也２（５－８）ｙ：苎±丝２点Ａ到１４的距离，即锥体高度Ｈ为：Ｈ＝（５—９）５．３零件的实际尺寸由于ＣＭＯＳ是面阵的，折算标定后ＣＭＯＳ每个像素所表示的宽度有两个：横向宽度和纵向宽度。也就是得到模具手臂直径和手掌高度的像素当量分别为ｔ５１和昌２，将测定的像素当量分别与上小节中得到的大端直径Ｄ和锥体高度Ｈ相乘，即：Ｈ＝Ｄｘ届式中的Ｄ和Ｈ就是得到的最终实际的模具手臂直径和手掌高度。（５—１０）第５章模具尺寸检测方法与误差分析５．４实验结果与误差分析５．４．１实验结果几何量的检测主要针对三个设计尺寸：即大端直径７５ｍｍ，高度４００ｍｍ和锥角１０－ａ：０．５。，其中最小的尺寸要求精度为４ｍｍ。实验中的系统硬件参数有：１）选用的ＣＭＯＳ相机的像素尺寸为８．６０ａ）ｘ８．３（Ｖ）；２）通过透镜放大成像，透镜焦距长＝１２．５ｍｍ；３）相机距工件的距离Ｄ＝５５０ｍｍ；４）光学系统放大倍数Ｂ１Ｘ。在同等条件下，对７组模具进行的实验检测结果如下表显示。其中的人工测量值是通过千分尺在３次测量后取其平均值，测量精度理论上可以达到０．２１ｒａｍ。见表表５．１、５．２。表５－１系统对锥角的实测数据表５．２系统对零件大端直径和高度的实测数据ｍｍ角度的实测值偏差均在允许偏差±０．５。以内。所有算法均用ＭＡＴＬＡＢ编程实现，实验条件下的计算机ＣＰＵ为ＣＯＲＥ１７，内存４Ｇ每种算法占用的时间由表５—３中给出。从表中得到的算法基本运行时间为５．６７ｓ，考虑到图像的显示时间，可以认为整个算法的时问为７ｓ，运行速度可以满足实际需要。４５河北科技大学硕士学位论文表５－３算法运行时间ｓ算法用Ｏｓｔｕ算法进行二值化填补空洞消除噪声边缘提取最ｄ，ｚ乘法拟合边缘直线几何计算时间Ｏ．３４０，５３０．３７１．４６２．８５０．１２５．４．２误差分析在实际测量中影响系统检测精度的因素很多，主要有以下几个方面：１）光源的影响：基于图像的检测受光源的影响非常大，主要是由于图像的提取从根本上取决于灰度值的变化。模具对光源的角度和强度十分敏感，极小的角度偏差可以造成图像质量的极大不同；２）光路的影响：同尺寸检测一样，由于照明系统中视场光强不均匀，造成的成像噪声，会影响成像质量，造成检测的误识别；３）软件算法误差：由于检测算法中二值化每次只是针对黑或自目标来进行，那么在组合型缺陷中就只能分步得到一些定量特征，如面积，长度等。５．５本章小结本章首先介绍了最小二乘法的原理和计算方法，接着利用介绍了模具尺寸各个尺寸的计算思路，利用了手型模具类似于锥形的特点，其中包括了三个主要尺寸的计算方式，模具手臂长度手掌高度和直线度三个指标，之后利用前述的方法结合相机的实际像素对模具手臂长度手掌高度和直线度三个进行了实际的计算。并且对计算的结果进行了总结，同时分析了造成误差的原因。结论结论本课题围绕模具尺寸的机器视觉检测算法的研究，设计并实现了针对模具的图像采集、图像处理、尺寸计算的整个过程。１）针对不同的检测和经济性要求选用普通ＵＳＢ摄像头，满足了测量的精度并节约了系统的硬件成本；２）对边缘点进行最小二乘法拟合，完成对被测零件轮廓尺寸的检测；３）采用ＭＡＴＬＡＢ软件平台编制了检测程序，运算速度快，可靠性高，实现了零件尺寸的快速检测。由于本文仅仅使用普通ＵＳＢ数码摄像头为成像器件，并且光源为普通ＬＥＤ照明灯，检测平台较为简陋，同时系统本身也还有很多不完善的地方，对于几何尺寸参数测量系统的研究还远远没有结束，在此对于后续的研究可以从以下几点开展：１）光源的设计，本课题在对缺陷的检测中选用了普通的ＬＥＤ光源，有限的提高了图像的质量，由于试验条件有限，还有多种形式的光源无法试验，因此在光源的选择上还进一步探讨的必要；２）电气平台的设计，通过改造竖直方向的支撑杆，使其可以上下移动，以实现焦距自动调整；３）可以继续深入研究基于图像检测的算法，充分利用图像检测函数库，同时将自己在研究中得出的心方法加入其中，提高系统的性能。４７河北科技大学硕士学位论文附录附录附录Ａ％Ｍａｔｌａｂ综合滤波程序【Ｉ，ｍａｐ］＝ｉｍｒｅａｄ（’８７９．ｂｍｐ’）；％（’８８３ｎｅｉ．ｂｍｐ’）；Ｒ＝Ｉ（：，：，１）；％三基色分离Ｇ＝Ｉ（：，．，２）；Ｂ＝Ｉ（：，：，３）；ｈ＝ｆｓｐｅｃｉａｌ（’ａｖｅｒａｇｅ’）；％均值滤波函数定义ｈ１＝ｆｓｐｅｃｉａｌ（＇ｇａｕｓｓｉａｎ＇）；％高斯低通滤波ｆ２（：，：，１）＝ｉｍｆｉｌｔ《Ｒ，ｈ）；％均值滤波ｆ２（：，：，２）＝ｉｍｆｉｌｔｅｒ（Ｇ，ｈ）；也（：，：，３）＝ｉｍｆｉｌｔｅｒ（Ｂ，ｈ）；Ｘ＝亿（：，：，１）；Ｙ＝但（：，：，２）；Ｚ＝ｆ２（：，：，３）；ｆ３（：，：，１）：ｉｍｆｉｌｔｅｒ（Ｘ，ｈ１）；％高斯滤波Ｇ（：…２）＝ｉｍｆｉｌｔｅｖ（Ｙ，ｈ１）；ｆ３（：，：，３）＝ｉｍｆｉｌｔｅｒ（Ｚ，ｈ１）；ｆ４（：，：，１）＝：ｍｅｄｆｉｌｔ２（ｆ３（：，：，１））％中值滤波ｆ４（：，：，２）＝】ｍｅｄｆｉｌｔ２（ｆ３（．．，：，２））ｆ４（：，：，３）＝ｍｅｄｆｉｌｔ２（ｆ３（：，：，３））ｆｉｇｕｒｅ，ｉｍｓｈｏｗ（ｆ４，ｍａｐ）；ｔｉｔｌｅ（’ａｖｒ，ｇａｓｕ，ｍｉｄｉｉｍａｇｅ＇）；ｉｍｗｒｉｔｅ（ｆ４，’８７９ａｗ，ｇａｓｕ，ｍｉｄｉ．ｂｍｐ’）；附录Ｂ％ＰＬＣ主程序部分ＢＳＥＴ（０７１）加ＤＯＤ１０ＭＯＶ（０２１１＆１６００ＤＯＭＯＶ（０２１）＆１０００Ｄ２ＭＯＶ（０２１）＆１６００Ｄ４ＭＯＶ（０２１１＆１０００Ｄ６４９ＬＤｖ＿Ｖｉｒｓｔ＿ＣｙｃｌｅＭＯＶ（０２１）＃６９２８Ｄ３０ＭＯＶ（０２１）＃１９９８Ｄ３２ＭＯＶ（０２１）＃９０３０Ｄ３４ＭＯＶ（０２１）＃８０００Ｄ３６ＬＤＰ—Ｆ遗ｔ—ＣｙｃｌｅＭＯＶ（０２１）＃６９３７Ｄ４０ＭＯＶ（０２１１＃７４８３Ｄ４２ＭＯＶ（０２１）＃０４７７Ｄ４４ＭＯＶ（０２１）＃７０００Ｄ４６＠ＬＤ０．ｏｏ０Ｒ１００．０４ＡＮＤＮＯＴＯ．０１ｏⅥ１００．０４＠ＬＤ０．０１０Ｒ１１０．０６＠ＡＮＤＮＯＴ１１ｏ．０４０ＵＴ１１０．０６ＳＢＳ（０９１）０％ＬＤ１１０．０６ＡＮＤＮＯＴ１１０．０９ＡＮＤＮａｒ１１０．１０ＯＵＴ１００．０４ＬＤＯ．０２ＡＮＤ１１０．０７０Ｒ１１０．０９＠ＡＮＤＮＯＴ１１０．１１ＯＵＴ１１０．０９ＳＢＳ（０９１）ｌＬＤＯ．０３ＡＮＤ１１０．０８ＯＲｌｌＯ．１０＠ＡＮＤＮｏＴ１１０．１２０ＩＪＴ１】０．１０河北科技大学硕士学位论文５０参考文献参考文献［１】姜丹，任有志，丁辉等．ＰＶＣ胶槽温度模糊ＰＩＤ控制系统，化工自动化及仪表．２０１２，（６）：７０７—７１０［２】ＳｅｒｇｉｏＣｕｂｅｒｏ，ＮｕｒｉａＡｌｅｉｘｏｓ，ＥｎｒｉｑｕｅＭｏｌｔ６．ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＭａｃｈｉｎｅＶｉｓｉｏｎＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｆｏｒＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｃＱｕａｌｉｔｙＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＦｒｕｉｔｓａｎｄＶｅｇｅｔａｂｌｅｓ．ＦｏｏｄａｎｄＢｉｏｐｒｏｃｅｓｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：２０１１（４），４８７－５０４［３】雷文华．机器视觉发展概述．应用光学．２００６，１８（５）：５６—５９［４】Ｒ．Ｃ．ＣＲＩＤＡ，ＧｄｅＪＡＧＥＲ．Ａｎａｐｐｒｏａｃｈｔｏｒｏｃｋｓｉｚｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｂａｓｅｄ０１１ａｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｈｕｍａｎｖｉｓｕａｌｓｙｓｔｅｍ．ＭｉｎｅｒａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９７，１０（１０）：１０８５—１０９３Ｐｉｅｔｒｏ鬯ａｎｔｏ．Ａｎｏｎ－ｌｉｎｅｓｔｅｒｅｏ－ｖｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒ［５］ＣｏｎｓｏｌａｔｉｎａｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＬｉｇｕｏｒｉ，Ａｌ丘ｅｄｏＰａｏｌｉｌｌｏ，Ａｎｔｏｎｉｏｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆｒｕｂｂｅｒｅｘｔｒｕｓｉｏｎｓ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，２００４，３５：２２１－２３１Ｓｕｎ．Ａｕｔｏｍａｔｉｃｍｉｃｒｏ１：７１—７６［６］ＨａｎｇＣａｏ，ＸｉａｏｍｅｉＣｈｅｎ，Ｋ．Ｔ．Ｖ．Ｇｒａｔｔａｎ，Ｙｕｊｉｕｄｉｍｅｎｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｓｉｎｇｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，２００２，３ｓｙｓｔｅｍ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄ［７］ＥｌｉａｓＮ．Ｍａｌａｍａｓ，ＥｕｒｉｐｉｄｅｓＧＭ．Ｐｅｔｒａｋｉｓ，ＭｉｃｈａｌｉｓＡｓｕｒｖｅｙ１７１．１８８ＯｎＺｅｒｖａｋｋｉｓ，ＬａｕｒｅｎｔＰｅｔｉｔ，Ｊｅａｎ—ＤｉｄｉｅｒＬｅｇａｔ．ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｓｉｏｎｔｏｏｌｓ．ＩｍａｇｅａｎｄＶｉｓｉｏｎＣｏｍｐｕｔｉｎｇ，２００３，２１［８］Ｌ．Ａｎｇｒｉｓａｎｉ，ＥＤａｐｏｎｔｅ，Ａ．Ｐｉｅｔｒｏｓａｎｔｏ，Ｃ．Ｌｉｇｕｏｒｉ．Ａｎｉｍａｇｅ－ｂａｓｅｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｇａｓｋｅｔｓ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，１９９９，２５：１６９１８１【９】Ｎｏｅｌ【１０］Ｂｏｎｎｅｔ．Ｓｏｍｅｔｒｅｎｄｓｉｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｍｉｃｒｏｎ，２００４，３５：６３５－６５３张伟华，陈军．ＣＣＤ摄像机标定．传感器与微系统，２００９．３１（２）：２０７．１０８［１ｌ】王苗苗．基于机器视觉的圆形零件尺寸测量方法研究．【辽宁大学硕士学位论文】．沈阳：辽宁大学．２０１０【１２】陆旭兵，刘俊明．铁电场效应晶体管：原理，材料设计与研究进展．华南师范大学学报：自然科学版：２０１２，（３）：１－１ｌ［１３】赵春晖．基于数字图像处理的火焰温度测量系统设计［西北工业大学硕士论文】．西安：西北工业大学，２００３．２【１４】熊平．ＣＣＤ与ＣＭＯＳ图像传感器特点比较．半导体光电，２００４，２５（１）：１．５【１５】邱红云，刘阳，孙利群等．１４００万像素ＣＭＯＳ传感器高速读出及信号采集的研究．红外技术，２００６．２８（６）：３５６．３５９【１６】吴学功．基于ＵＳＢ摄像头的数字图像检测技术研究．［河北工业大学博士学位论文】．河北：河北工业大学．２００７［１７】王书雁．基于ＦＰＧＡ图像信号及数据信号接入图像处理系统的设计．［北京交通大学硕士学５ｌ河北科技大学硕士学位论文位论文】．北京：北京交通大学，２０１０Ｈ踯ＰｈｉｌｌｉｐＥ，ＭａｔｔｉｓｏｎＷｉｌｅｙ．ＰｒａｃｔｉｃａｌｄｉｇｉｔａｌｖｉｄｅｏｗｉｔｈｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｅｘａｍｐｌｅｓｉｎＣ．１９９４：４，２３４．２３５．ｎ卅刘宣冰．基于ＵＳＢ摄像头的视觉跟踪系统设计．［沈阳航空航天大学硕士学位论文］．沈阳：沈阳航空航天大学．２０１０．０６口叫周广芬，李鹏，杨久义．利用ＭＡＴＬＡＢ图像处理工具箱进行图形数字化的研究．河北科技大学学报，２００５．２６（４）：３０９．３１１口Ｕ黄剑玲．利用ＭＡＴＬＡＢ进行数字图像的分析和处理．计算机与现代化，２０００．２ｌ（６）：１０４．１０７口劢何毅斌，陈定方，张娟．ＶＢ与Ｍａｆｌａｂ混合编程的图像处理研究．电脑开发与应用，２００８，．２５（２１）：２—６口习刘玉利，左勇，唐翠荣．基于Ｍａｔｌａｂ与ＶＢ混合编程的压痕直径测量软件设计．计算机技术与应用。２００９．１８（２９）：３９－４１口伽高西宽．基于ＶＢ与ＭＡＴＬＡＢ混合编程的数字水印软件设计：『哈尔滨理工大学博士学位论文］．哈尔滨：哈尔滨理工大学，２００８口习张凡．基于ⅥＷ和Ｄｉｒｅｃｔｓｈｏｗ的视频捕捉技术研究：【河北工业大学博士学位论文】．河北：河北工业大学。２００７口印王海峰．基于ＶＢ６．０下的对网络摄像头视频捕捉．电脑知识与技术（学术交流），２００７．２２（１５）：８５４＿８５５口刀盛大力．基于ＶＦｗ的视频图像采集系统的设计与实现．［电子科技大学硕士论文】．成都：电子科技大学．２０１１琚章锋，刘娟．利用Ⅵｗ进行视频开发．电脑开发与应用，２００４．１７（７）：２０－２２口口跚刃陈珲，张会汀，周杰华．利用Ⅵｉｗ实现实时视频捕捉及其应用．计算机应用，２００３，．２３（８）：１４１－１４３ｐ叫Ｉ．ＭＥＩ－Ａｍｉｎ，Ａ．ＲＡＩ－Ａｌｉ，Ｍ．ＡＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓＳｕｈｍｌ．Ｄｉｒｅｃｔｌｏａｄｃｏｎｔｒｏｌｕｓｉｎｇａｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｏｇｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９９，５２（３）：２１１－２１６口ｕ杨双华．ＰＬＣ在电厂锅炉吹灰系统中的应用．【电子科技大学硕士论文１．成都：电子科技大学。２０１２Ｂ刁朱永迪．ＰＬＣ在自动化纸袋糊底机控制中的应用与研究．［兰州理工大学硕士论文】．兰州：兰州理工大学。２０１ｌｖｏｎｐ纠ＭａｒｅｋＳｎｉｅ之ｅｋ，ＪｏｓｅｆＲｅｖｉｅｗｓｉｎＳｔａｃｋｅｌｂｅｒｇ．ＡＦａｉｌＳａｆｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．ＡｎｎｕａｌＣｏｎｔｒｏｌ，２００３，２７（１）：６３－７２ｐｐ卅习王永章．机床的数字控制技术．哈尔滨工业大学出版社，１９９５：４５程周．电气控制与ＰＬＣ原理及应用．北京电子工业出版社，２００３：５－１６５２参考文献ｐ研任有志，姜丹，赵攀等．基于Ｍｏｄｂｕｓ协议的面粉厂控制系统改造分析和实现，粮油食品科技．２０１３，（６）：２２－２４ｐ刀戴勤．自动换刀机械手结构设计及ＰＬＣ控制研究．［苏州大学硕士论文】．苏州：苏州大学，２０１０刘刚．ＭＡＴＬＡＢ数字图像处理．机械工业出版社。２０１０口ｐ张强，王正林．精通ＭＡＴＬＡＢ图像处理．电子工业出版社，２０１２Ｍ踟卅叫王耀南，李树涛，毛建旭．计算机图像处理与识别技术．北京：高等教育出版社，２００３．０２，７４．９６Ｈ于殿泓．图像检测与处理技术．西安：西安电子科技大学出版社，２００６，１７０—１８５Ｈ李婷，柳宁．基于机器视觉的圆定位技术研究．计算机工程与应用，２０１２，４８（９），１５３．１５６吴文琪，孙增沂．机器视觉中的摄像机定标方法综述．计算机应用研究，２００４，２１（２）：４－６Ｈ降Ｕ刁列伽李明明．基于计算机视觉检测技术的零件在线测量．实验室研究与探索，２０１３，２６（５）：１０５－１０７Ｈ习Ｙ．Ｉ．Ａｂｄｅｌ－Ａｚｉｚ，Ｈ．Ｍ．Ｋａｒａｌ＇ａ．Ｄｉｒｅｃｔｌｉｎｅａｒｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｏｏｂｊｅｃｔｓｐａｃｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｉｎｃｌｏｓｅ－ｒａｎｇｅｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ．Ｉｎ：Ｐｒｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｃｌｏｓｅ－ＲａｎｇｅＰｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ．Ｕｒｂａｎａ：ＵｎｉｖｏｆＩｌｌｉｎｏｉｓＵｒｂａｎａＣｈａｍｐａｉｇｎ，１９７１．１—１８Ｈｑ贺振，李琼砚，阚江明．基于立体视觉的摄像机标定方法的研究．科技创新导报，２０１２，１５：１６一１７Ｈ刀Ｙ．Ｒｏｇｅｒ，Ｔｓａｉ．ＡＶｅｒｓａｔｉｌｅＣａｍｅｒａＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＨｉｇｈ－Ａｃｃｕｒａｃｙ３ＤＭａｃｈｉｎｅＶｉｓｉｏｎＭｅｔｒｏｌｏｇｙｕｓｉｎｇｏｆｆ－ｔｈｅ—ｓｈｅｌｆＴＶＣａｍｅｒａｓａｎｄＬｅｎｓｅｓ．ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｆＲｏｂｏｔｉｃｓａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，１９８７，３（４）：３２３－３４４Ｈ踟Ｈ．Ｃ．Ｌｏｎｇｕｅｔ－Ｈｉｇｇｉｎｓ．ＡｃｏｍｐｕｔｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇａＳＣｅｎｅｆｒｏｍｔｗｏｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓ．Ｎａｔｕｒｅ，１９８ｌ，２９３（１０）：１３３－１３５Ｈ卅胡凌山．移动机器人双目立体视觉技术研究．［哈尔滨工程大学硕士学位论文］．哈尔滨：哈尔滨工程大学．２００５唧川江泽涛，吴文欢．基于本质矩阵的摄像机自标定方法．中国图象图形学报，２０１０，１５（４）：５６５—５６９陋ｕＤ．Ｆａｕｇｅｒａｓ．Ｓ．Ｊ．Ｍａｙｂａｎｋ．Ｍｏｔｉｏｎｆｒｏｍｐｏｉｎｔｍａｔｃｈｅｓ：ｍｕｌｔｉｐｌｉｃｉｔｙｏｆｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．Ｉｎｔｌ．Ｊ．ＣｏｍｐｕｔｅｒＶｉｓｉｏｎ，１９９０，４：２２５—２４６晖刁Ｓ．Ｊ．Ｍａｙｂａｎｋ．Ｏ．Ｄ．Ｆａｕｇｅｒａｓ．Ａｔｈｅｏｒｙｏｆｓｅｌｆ－ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｍｏｖｉｎｇｃｓｍｅｒａ．Ｉｎｔｌ．ＪＣｏｍｐｕｔｅｒＶｉｓｉｏｎ，１９９２，８（２）：１２３－１５ｌ瓯习Ｑ．Ｔ．Ｌｕｏｎｇ，Ｒ．Ｄｅｒｉｃｈｅ，０．Ｄ．Ｆａｕｇｅｒａｓ．Ｏｎｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｍａｔｒｉｘａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓ．Ｒ２２７３，ＩＮＲＩＡ，Ｓｏｐｈｉａ－Ａｎｔｉｐｏｌｉｓ，Ｆｒａｎｃｅ，Ａｐｒｉｌ１９９３睁卅吴庆双，付仲良，孟庆祥．基于序列图像的摄像机自标定方法．计算机应用，２０１１，３１（１１）：５３攻读硕士学位期间发表的论文攻读硕士学位期间所发表的论文［１］任有志，姜丹，赵攀等．基于ｍｏｄｂｕｓ协议的控制系统改造分析和实现．粮油食品科技，２０１３，（６）：２２—２４［２１任有志，赵攀，刘辉等．小型风力发电提水灌溉系统的设计．中国农机化学报（已录用）５５河北科技大学硕士学位论文致谢致谢随着硕士论文的完成，意味着２０年的求学之路即将结束，其中有辛酸也有快乐，当然最多的还是收货。尤其是在攻读硕士期间，不仅顺利完成了论文，而且在导师任有志教授的指导和影响下，对机电自动控制产生了浓厚的兴趣并且亲自动手编写了控制程序，制作了控制柜，并进行了整体的调试。这样机电控制对于我不会再有神秘感，对于我以后在本行业的发展做了坚实的基础。同时，任老师严谨的学术态度，敏锐的学术思维以及事必躬亲的科研作风深深的影响着我，使我在以后的工作中塌实肯干，勉走歪路。而在生活中，任老师对待我无微不至的关怀，教育我要树立正确的价值观和生活观，要时刻保持良好的心态去应对未来。在这里，向任老师表达我内心最崇高的敬意和深深的感谢！在研究生学习阶段，实验室的范世奇老师、刘永强老师、蔡建军老师等都给了我莫大的帮助，帮助我解决了许多困难，在这里，对他们的无私奉献一并表示衷心的感谢。在我遇到困难的时候，我的同学孙书鹏、张栩俊、蒋立坤、许翰超等，总是给我很多建议和帮助，在这里向他们表示感谢！感谢我的师弟刘辉、曾谦、杨亚威和师妹王璐，在一起学习和生活的日子里，大家相互帮助，相互勉励，建立了深厚的友谊，这将是我今后人生中巨大的财富，谢谢你们！我的父母至始至终都给了我巨大的精神力量，要特别感谢他们对我的关爱，使我能够勇往直前，我会继续努力！最后向评阅论文的各位专家和学者表示最衷心的感谢１５７基于图像检测技术的模具尺寸快速检测方法的研究
作者：
学位授予单位：
赵攀
河北科技大学
引用本文格式：赵攀 基于图像检测技术的模具尺寸快速检测方法的研究[学位论文]硕士 2014