CCD显微摄像法测量孔心距

　　1　问题的提出

　　万能工具显微镜是工件孔心距精密测量中常用的仪器,它使用主显微镜对被测工件进行瞄准定位,由纵横读数显微镜读数,通过对工件孔多点坐标的测量、计算得到孔心距值。这种测量方法的缺点是测量过程繁琐,测量精度受操作者的经验、技术水平的影响较大。

　　CCD传感器的像元尺寸小,几何精度高,配置适当的光学系统,可以获得很高的空间分辨率;它以非接触方式进行测量,因而使用方便灵活,适应性强;它的输出信号易于数字化处理,容易与计算机连接组成实时自动化测量系统。这些优点使CCD摄像法近几年来被广泛地应用于各种加工件尺寸的高精度、高速度的检测领域。

　　利用CCD技术、图像处理技术和计算机技术对普通万能工具显微镜进行数码改造,减少复杂的机械运动部件,从而减少误差的来源,提高了测量精度,实现了孔心距的数字化测量和读数自动化。

　　2　测量系统的总体结构

　　采用CCD摄像法的孔心距测量系统是用显微镜图像分析法对孔心距进行精密自动测定,主要由工具显微镜、面阵CCD摄像头、图像采集卡、PC机、数据分析软件等组成,其框图如图1所示。

　　工具显微镜的主显微镜对工件被测范围进行瞄准定位,主显微镜上加装Mintron MTV-6482PD摄像头,显微镜的成像送到CCD摄像头的靶面上。由于透射率的不同,被测工件的像形成亮区和暗区。CCD的光敏阵列面将照在每一光敏单元上的图像照度信号转变成为少数载流子密度信号存储于光敏单元中,然后再转移到CCD的移位寄存器中,在一定频率的时钟脉冲的驱动下顺序地移出器件,从而在输出端获得被测对象的视频信号,经视频连接线与OK-C30S图像采集卡的输入端相连。图像采集卡直接插入PC机的总线插内,它采用先进的数字解码方式,将摄像头输出的视频信号数字化,转换为适于计算机图像处理的RGB24Bits格式的数字信息,然后通过PCI总线实时传送到计算机系统内存或视频显示内存。这时,在计算机屏幕上就能实时观察到数字化后的工件图像。利用所编写的“镜测尺寸系统”数据分析软件就可以计算出所测两孔中心距。

　　3　测量原理

　　采用图像处理技术测定孔心距的原理是依据图像灰度和地址的转换。对图像中的每个像素Pi计算其灰度值Hi,根据灰度直方图统计自动选取分割阈值Hth。Hi取值:

　　根据选定阀值对图象进行二值化。分割成黑白二值的图像中,孔心距由计算机采集计算物像所覆盖的像素点数及由标尺定出的长度系数确定。

　　在孔心距的测量中,首先采用八链码法跟踪待测孔边缘点,由链码表求出待测两孔的半径,然后通过坐标链法求两孔中心距。