遠(yuǎn)心光學(xué)測量系統(tǒng)的物體邊緣反射模型及其位置檢測方法.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和生活離不開圓柱體工件，常見的有轉(zhuǎn)軸、滾筒等。隨著科技和工業(yè)的不斷發(fā)展，制造業(yè)需要更加精密的圓柱體工件。高精度的圓柱體工件能夠減少機(jī)器的機(jī)械磨損、延長機(jī)器壽命。目前，仍然有很多工業(yè)場合用人工接觸測量來測量工件的直徑，人工測量效率很低，不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的高速、自動化生產(chǎn)。常用的非接觸測徑方法大致分為投影測徑、成像測徑、激光掃描測徑，其中成像測徑是本課題的研究內(nèi)容。成像測徑是指通過機(jī)器視覺系統(tǒng)對被測物進(jìn)行成像，并對圖像中被測物的

2、像的大小進(jìn)行計(jì)算，最后通過成像系統(tǒng)的光學(xué)放大率反推出被測物的直徑的測徑方法。
　　在光電視覺測量系統(tǒng)中，為了減小鏡頭畸變和鏡頭放大倍率對測量精度的影響，往往需要普通工業(yè)鏡頭與標(biāo)定板的組合有意識地通過軟件算法來校正這些影響。但是在某些場合是無法采用這種組合來進(jìn)行校正的。遠(yuǎn)心鏡頭相比普通工業(yè)鏡頭，具有低畸變、高景深、高分辨率等特性，所以遠(yuǎn)心光電視覺測量系統(tǒng)在機(jī)器視覺的測量領(lǐng)域中占據(jù)著極其重要的位置。
　　本課題以遠(yuǎn)心光學(xué)測量系統(tǒng)

3、為背景，首先分析了光滑金屬膜圓柱體在平面朗伯體為背景光時(shí)的邊緣光線反射情況，然后又分析了光滑金屬膜圓柱體在遠(yuǎn)心光源為背景光時(shí)的邊緣光線反射情況，從而在理論上推導(dǎo)出兩種不同背景光情況下圓柱體邊緣的光強(qiáng)分布。而光滑金屬膜圓柱體邊緣某一點(diǎn)的光強(qiáng)和圖像對應(yīng)點(diǎn)的灰度值又有對應(yīng)關(guān)系，所以通過分析能得到圓柱體邊緣的理論灰度值分布，從而建立光滑金屬膜圓柱體在兩種背景光照射下的邊緣反射模型。隨后對兩種不同背光照射下光滑金屬膜圓柱體的圖像進(jìn)行分析，通過圖像

4、得到光滑金屬膜圓柱體邊緣的過渡區(qū)像素個(gè)數(shù)，進(jìn)而通過放大率關(guān)系求出圖像邊緣過渡區(qū)的大??；然后從圖像二值化得到的圓柱體半徑開始，按照一定步長代入圓柱體半徑值，求出理論過渡區(qū)大小。當(dāng)理論邊緣過渡區(qū)大小等于或最接近圖像實(shí)際邊緣區(qū)大小時(shí)，取此時(shí)的半徑為圓柱體的半徑。由此，通過邊緣反射模型求出光滑金屬膜圓柱體的半徑，最后在不同的光學(xué)放大率下驗(yàn)證邊緣反射模型的有效性。
　　理論分析及實(shí)驗(yàn)表明，利用邊緣反射模型確定光滑金屬膜圓柱體圖像的邊緣比傳統(tǒng)