智能直线度测量仪的推理机制的研制

    在直线度误差检测中通常都由人工进行数据处理以评定所测的直线度误差，随着先进制造技术的快速发展，要求主动检测替代被动检测的场合越来越多，故自动检测方法的研究越来越受到人们的关注[1]、[2]，为此在直线度误差自动检测中首先要解决依据测量数据进行直线度误差评定的自动算法问题。

    满足国家标准的直线度误差的评定方法有最小包容区域法和两端点连线法[3]，如图1所示，表示了两种评定方法的原理，图中f* 是根据最小包容区域法得到的直线度误差的评定结果，f1+f2是根据两端点连线法得到的直线度误差的评定结果，显然f*燮f1+f2。

    两端点连线法对所测得的零件轮廓点信息进行直线度误差评定时可以采用固定的算法模式，比较简单，但有时存在着数据处理的原理误差；而最小包容区域法的评定比较精确，但由于须按最高最低相间法则确定最小包容区域，故对不同的测量所得的不同的原始数据群的处理模式是不同的，例如依如图1所示中的测量数据，构成最小包容区域的一定是第1、3、4 号轮廓点，它的确定过程不具普遍性，这就要求在自动检测的算法中不能采用面对程序的方式，而应具备像邻域专家一样的智能水平，面对不同的对象做出对最小包容区的正确判定。

    为此，本文提出了基于图像采集和识别的直线度自动测量方式，并且在建立按最小包容区域法评定直线度误差的算法模式时融入人工智能技术，即在具有图像采集和识别功能的直线度测量仪的智能模块中采用启发式搜索[4]的策略，并按优先匹配的法则构造一个优先级队列，匹配完成即结束搜索，以缩短搜索的路径和时间。这一新的测量方式不仅从根本上改变了原先接触式测量的模式，而且它可替代人工检测实现自动测量和评定，还可应用于短小零件的直线度误差检测。

    2 智能直线度测量仪的组成及功能

    本文研制的具有图像采集和识别功能的直线度测量仪由图像采集模块（含数字摄像头）、信息传输模块、智能模块、位置调整环节和被测零件装夹环节等组成。

    该直线度测量仪选用大恒DH-HV1302UM-M 摄像头为图像输入元件，它将被测零件的图像信息输入至智能模块，根据屏幕各像素点的灰度值进行图像处理和物—屏参数标定，得到各实际轮廓点坐标信息，再根据本文研制的算法进行运算和甄别，得出直线度误差的测量结果。该检测装置还具有模拟测量功能，用于系统调试或教学需要。

    如图2 所示，为智能直线度测量仪的人机界面，其左侧为模拟输入区；右侧为真实图像采集区，它由两个窗口组成：其一显示拍摄图像，其二显示经图像处理所得的实际轮廓线；界面中部主要为处理结果显示区，既可输出真实测量结果，又可展示模拟测量结果，其上方开设了图像窗口以显示高度值被放大的被测直线轮廓和表示最小包容区的两平行直线，而下方则以文字形式输出测量结果。