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条码式水准尺图像检测技术研究

作　者: 王徽
导　师: 邱宗明；黄秋红
学　校: 西安理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 条码式水准标尺 双频激光干涉仪 图像法瞄准 边缘检测
分类号: TP274.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 147次
引　用: 2次
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内容摘要


数字水准仪自1990年诞生以来,凭借其精度高、速度快、操作简单等优点很快得到了广大用户的认可。并逐步应用于高精度水准测量、地表变形监测、工业测量等多种领域,成为水准测量仪器发展的趋势。同传统的光学水准仪相比,数字水准仪原理新颖。标尺的编码条纹组合包含了水准仪水平视轴对应的高程信息,其条纹分划精度是影响高程测量精度的重要因素之一,所以对条码型水准标尺进行定期检测校核是保证数字水准仪测量结果的准确溯源和可靠传递的基础。虽然各电子水准仪生产厂家所用条码型铟瓦水准标尺的编码结构各不相同,不能互换,但它们都是根据非等宽度的分划条纹及非等宽度的间隔进行判断识读的,因此分析条码型铟瓦水准尺的编码原理,针对其编码特征对标尺线纹的宽度、线纹间距进行准确检测校核是条码型水准尺检测的主要任务。对于传统的水准尺的检验,常用目视读数显微镜配合双频激光干涉仪对水准尺进行静态地测量,或使用光电显微镜配合双频激光干涉仪对水准尺进行动态地测量。对于条码型水准标尺,由于线宽和线间距均不是常数,目前使用光电显微镜进行动态测量还在研究阶段,尚无成功的报道。本论文通过对条码式水准标尺精度指标分析,提出了图像法瞄准条码边缘与双频激光测长相结合的编码型水准标尺分划精度的检测方案,设计研制了一套集图像技术、计算机技术、数据处理等于一体的条码型水准标尺图像瞄准检测系统,并对系统中的图像分割、边缘检测等关键技术作了理论分析和实验验证,分析了检测系统的各项误差因素。实验验证了图像法瞄准检测编码标尺分划线纹的精度和瞄准检测方案的可行性,为条码式水准尺检定方法的制订提供了理论基础,同时,图像瞄准的方法对非接触工业检测也有一定的理论参考价值。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 水准尺检测技术的发展及面临的问题  7-8
  1.2 图像处理技术的发展现状  8-10
    1.2.1 图像处理的产生历史及应用  8-10
    1.2.2 图像处理的特点和意义  10
  1.3 课题的意义及任务  10-12
    1.3.1 课题研究的意义  10
    1.3.2 课题的主要任务及工作  10-12
2 课题总体方案设计  12-19
  2.1 课题方案设计的指导思想  12
  2.2 系统方案论证  12-15
    2.2.1 问题提出和分析  12-15
    2.2.2 解决方法  15
  2.3 系统的总体构成与工作原理  15-17
  2.4 像素当量标定  17-19
3 图像采集系统设计  19-30
  3.1 摄像机  19-20
  3.2 光学系统选择计算  20-28
    3.2.1 光学系统性能要求  20-23
    3.2.2 主要设计参数  23-24
    3.2.3 主要参数计算  24-28
  3.3 照明系统  28-30
4 图像检测系统  30-47
  4.1 图像采集  30-31
  4.2 双频数据采集  31
  4.3 图像处理  31-47
    4.3.1 灰度化  32-33
    4.3.2 图像分割  33-38
    4.3.3 边缘检测  38-43
    4.3.4 边缘细分  43-46
    4.3.5 边缘瞄准判断  46-47
5 条码尺分划误差测量  47-54
  5.1 分划误差测量方法  47-48
  5.2 数据处理  48-49
  5.3 有关参数计算  49-51
  5.4 测量软件设计  51-54
    5.4.1 软件框图  51-52
    5.4.2 功能概述  52-54
6 系统误差分析与实验  54-61
  6.1 系统误差分析  54-58
    6.1.1 干涉仪本身的测量误差  54
    6.1.2 测量运动系统产生的误差  54
    6.1.3 像素定标产生的误差  54-55
    6.1.4 摄像机产生的误差  55
    6.1.5 成像系统几何畸变误差  55-57
    6.1.6 照明误差  57-58
    6.1.7 算法误差  58
    6.1.8 误差合成  58
  6.2 实验  58-61
    6.2.1 定点图像瞄准重复精度  58-59
    6.2.2 图像瞄准精度实验  59-60
    6.2.3 条码尺全分划测量  60-61
7 总结与展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-65
附录A 实验数据  65-70
附录B 程序运行界面  70-73
附录C 实验现场照片  73-75
作者发表论文情况  75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 集中检测与巡回检测系统
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