论文摘要：高曲率光滑小球形貌及缺陷检测系统研究

轴尖作为液浮陀螺的一个重要部件，它的尺寸精度对陀螺仪表的精度有非常重要的影响。由于在生产过程中缺乏有效的测量手段，造成生产效率低、废品率高等问题。本课题采用光学影像法和机器视觉技术，对轴尖形貌测量和缺陷检测等问题展开研究，完成以下部分的工作： 建立了一个用于轴尖形貌测量和缺陷检测的硬件系统。该系统采用LED光源和同轴光源相结合的复合照明方式，被测工件经变焦光路成像系统放大后，成像在CCD的光敏面上，经过滤波、放大等处理输出标准的复合视频信号，该信号被图像采集卡数字化后输入计算机。 针对轴尖形貌测量图像的特点，综合基于区域图像分割抗噪声能力强、基于边缘图像分割边缘定位准确的优势，提出了一种灰度、梯度和空间信息相结合的图像自动分割算法。即先用迭代阈值方法对图像进行粗分割，提取过渡区，在过渡区内进行边缘检测；对缺陷检测的图像，提出了一种双阈值的背景区域生长法；图像分割的结果证明这两种分割方法具有很好的稳定性和可靠性。 针对圆球直径测量图像的特点，采用Hough变换分离两组边缘数据点，采用最小二乘法拟合得到圆球的直径，运用几何知识获得连接直径；对于同轴度测量的图像，采用直线扫描法从图像中分离出圆球数据点和轮廓直线数据点，用最小二乘法拟合圆球和两条平行直线，再运用几何知识获得同轴度的大小。工程测试结果表明，对于圆球直径、连接直径和同轴度，系统具有良好的重复性和精度，满足测量的技术要求。