微型零件高精度影像測(cè)量系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,影像測(cè)量技術(shù)憑借其非接觸、高精度等優(yōu)勢(shì)已獲得了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)由于工業(yè)工藝水平的不斷進(jìn)步,高精度微型零件的數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)。然而,現(xiàn)有的影像測(cè)量?jī)x受精度與視場(chǎng)矛盾的制約,測(cè)量效率低下,難以滿(mǎn)足高精度、高效率的測(cè)量需求。本文對(duì)高精度影像測(cè)量系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,包括硬件系統(tǒng)的搭建與調(diào)整、高精度的邊緣定位技術(shù)、系統(tǒng)標(biāo)定以及圖像超分辨率重建技術(shù)等。以手表中精度最高的零件之一——擒縱輪為測(cè)量對(duì)象,完成了“擒縱輪視

2、覺(jué)檢測(cè)儀”,實(shí)現(xiàn)了不同規(guī)格擒縱輪高精度、高效率的測(cè)量,相對(duì)測(cè)量精度優(yōu)于1／2000,并完成了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試和驗(yàn)收。具體的工作和創(chuàng)新點(diǎn)主要包括:
　　 1.以擒縱輪為測(cè)量對(duì)象,完成了高精度影像測(cè)量系統(tǒng)。主要包括:確定基于完整成像的測(cè)量模式；采用自行設(shè)計(jì)的物方遠(yuǎn)心光路,并在設(shè)計(jì)中將擒縱輪關(guān)鍵尺寸所處的環(huán)帶區(qū)域(靠近視場(chǎng)邊緣的部分)畸變矯正至最小；完成了照明設(shè)計(jì)。
　　 2.對(duì)系統(tǒng)光軸與物面的垂直度和物面的對(duì)焦精度的高精度調(diào)節(jié)

3、進(jìn)行了研究。分別提出了基于圖像區(qū)域清晰度的系統(tǒng)光軸垂直度評(píng)價(jià)方法和基于圖像插值的清晰度評(píng)價(jià)方法,通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的有效性,并實(shí)現(xiàn)了“擒縱輪視覺(jué)檢測(cè)儀”中系統(tǒng)光軸與物面的垂直度和物面對(duì)焦精度的高精度調(diào)節(jié)。
　　 3.研究了圖像邊緣的高精度定位技術(shù)。包括像素級(jí)的邊緣提取,輪廓跟蹤技術(shù)和亞像素級(jí)的邊緣定位技術(shù)。提出了基于模板相關(guān)的亞像素定位算法,對(duì)不同類(lèi)型的邊緣建立不同的邊緣模板,利用該模板和實(shí)際邊緣進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,找出最佳的相關(guān)位置

4、,從而實(shí)現(xiàn)邊緣點(diǎn)亞像素級(jí)精度的定位。
　　 4.完成了高精度的系統(tǒng)標(biāo)定以及擒縱輪特征參數(shù)的計(jì)算和軟件設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了多種規(guī)格擒縱輪的11類(lèi)參數(shù)的高精度、高效率測(cè)量,并完成了“擒縱輪視覺(jué)檢測(cè)儀”的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試,通過(guò)測(cè)試驗(yàn)收,可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。
　　 5.研究了基于序列圖像的超分辨率重建技術(shù)以提升原始圖像的分辨率,從而提升測(cè)量精度。針對(duì)當(dāng)前基于精確微位移的序列圖像超分辨率重建技術(shù)中,精確微位移難以獲取的難題,提出了基于隨機(jī)