文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
基于机器视觉的几何量精密测量系统的研究
姓名:黎安兵
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:王宏涛
20090101
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
几何量精密测量在工业生产和科研工作中具有广泛的需求。近年来,随着生产技术的不断
发展和加工精度的不断提高,对几何量测量提出了更高的要求。传统的几何量测量仪器存在着
读数过程繁琐、测量时间长、人为主观误差大等缺陷,难以满足高精度零件的几何量精密测量
的需求。本文设计了一种基于机器视觉的几何量精密测量系统,研究了相关的光栅信号处理、
单片机控制、图像处理等关键技术。本文的主要工作内容如下:
1. 设计了几何量精密测量系统的机械结构。以万能工具显微镜为机械平台,在其纵、横向
导板和基座上分别安装了光栅尺作为位移检测装置,D 光学成像系统。
FPGA 和单片机的光栅信号处理技术。设计了光栅信号处理电路和 FPGA
逻辑电路,编制了单片机控制程序,实现了纵、横向两只光栅尺信号的处理。
3. 研究了工件和玻璃刻度尺上的毫米刻线图像的处理方法,采用亚像素定位技术设计了基
于 Sobel 算子和最小二乘曲线拟合的边缘定位算法、基于灰度重心法的线定位算法和毫米刻线
定位算法,实现了边缘和线的计算机辅助对准以及毫米刻线的精确定位。
,实现了长度、圆、角度等几何量测量数据的自动采
集与处理,结合AutoCAD软件实现了零件尺寸的辅助测量。
实验结果表明,本文所设计的几何量精密测量系统不仅保持了万能工具显微镜稳定性好、
抗干扰性强等优点,而且消除了人为误差,提高了测量效率,具有较高的重复性精度和测量精
度。

关键词:机器视觉,几何量,精密测量,万能工具显微镜,光栅尺,图像处理
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基于机器视觉的几何量精密测量系统的研究
Abstract
The precision measurement of geometrical parameters is widely demanded on the industrial
production and scientific research. In the recent years, with the continuous development of
science-technology, the higher requirement on geometrical parameters measurement is put forward in
some field. However, the traditional measuring instrument for geometrical parameters has some
disadvantage in the practical operation, such plicated reading process, long measuring cycle
and high subjective error, which results in that it is difficult to meet the need of geometrical
parameters measurement for precision parts. The precision measurement system for geometrical
parameters via machine vision technology was designed, and the key technique including grating
signal processing, Single Chip puter (SCM) control and image processing are
researched in this paper. The main achievements are as follows:
1. The mechanical structure of the precision measurement system for geometrical parameters was
designed. The system was built on the mechanical platform of universal tool microscope, grating
scales were installed respectively in vertical a