一种基于光机电技术的螺纹图像采集方法

深圳市利拓光电有限公司　毛　虎

经过科经过科学研究和现场实践，大型工具显微镜已然成为计量部门和车间检查站中常用的多用途的计量仪器，螺纹相关的参数经过大型显微镜的测量，数据是精确的。螺纹测量在实验室中或者在工厂中，都数据非常复杂和繁琐的工作。目前使用到的设备相对陈旧，但是设备的性能尚完好。随着光机电技术的运用，计算机技术不断将设备升级换代，使得新型设备在螺纹图像采集中发挥出重要的作用。但是进行光机电技术的改造，目前也存在投资较大的问题。

1.大型工具显微镜概述

运用大型工具显微镜这一多用途计量仪器，可以螺纹的角度、长度、形状等的采集工作。利用光学定位器，能够对螺纹的槽以及内孔进行检测，使用双像目镜对于两孔间的中心距离进行测量，并且测量出圆弧轮廓和尺寸。

大型工具显微镜上的构件包括了读数显微镜、目镜、物镜、剥离载物台、横向手轮、圆形工作台手轮、纵向手轮等。工具显微镜的工作原理是对被测弓箭的外形和轮廓，利用光线进行投射然后反射，成像卒中显示在目镜的米字线的划分划板上，测量方式需要将物镜放大，进行非基础测量。在大型的工具显微镜上，通过转动手轮，工作台上的测量对象在互相垂直的方向上移动，扩大仪器的测量范围之后，在显微镜与工作台之间放入量块。量块的纵向测量范围增大到了150毫米，横向增大到50毫米。圆工作台在水平面内旋转，转动的额角度通过工作台的游标可以读出。显微镜上附带了可以更换的目竞购。经过放大之后，总放大倍数达到了50倍。

2.螺纹图像采集方法概述

对于图像进行采集的方法，在传统的测量过程中，是采用手动操作的方式，通过大型工具显微镜的目镜，对于被观测的物件的影像进行观察。通过转动工作台的手轮，被测量的对象在手轮上读出数据并加以记录，然后进行读数的处理。目视的读数经过实验可以验证其误差。经过长时间的操作之后，会由于手工操作中视觉疲劳使得无法找到测量线，导致测量不能继续。

现代的光机电一体化技术，在传统的大型工具的显微镜的帮助下，使用图像采集技术，将图像采集过程中的图像通过读数显微镜进行采集，在终端显示出系统的数据。通工业摄像头，将读数和目镜显微镜的图像的采集数据，传送到视频转换器，然后在终端进行显示。采集到的图像被作为中间转换装置，经过电脑主机的视频采集系统的处理，得到了直接的图像进行了显示，观察放大的图像即可。

3.光机电技术的测量技术概述

采用光机电技术进行螺纹的图像采集，是现代制造业的基础技术的演进。能够保证加工的精度和工件的质量。随着工业自动化的水平不断的提高，制造业中的计算机技术经过应用，在加工中心和数控机床的支持下，加工速度和精度不断提高。改变了传统的工件检测的弊端。实现了在线、非接触、高速和准确的目标。

光机电技术能够替代人眼捕捉目标，使用计算机软件技术对图像信心进行处理，被关注的区域以及图像特征清晰度非常高。被测量的目标的特征可以进行分割、测量和跟踪是被。图像实现了三维空间的展示。光机电技术的主要任务就是对于采集的图像进行处理和分析，模拟仿生物，进行多学科的集城市，进行便捷的操作。重要质量控制和生产监测领域，针对不同的工件进行检测，投入的经费主要用于视觉设备的检测技术的提升上。

4.光机电技术进行螺纹图像采集的关键

进行图像的采集，运用光机电技术，将采集到的图像以数字的信息形式，经过加工和处理，传输到计算机中，转化为能够被人类读取的信息，这是一种系统的高科技采集技术，具有精度高和可靠性强度的特点。

4.1光机电技术包含了传感器、电子技术和自动控制技术，机器的视觉检测技术在工业生产中得到了运用。对螺纹的图像建立在CCD和CMOS的基础上，利用计算机数据传送软件，直接利用板载进行图像信息号的存储。使用芯片进行图像的处理，利用DSP进行控制，图像采集模块，是通过机器视觉图像采集系统完成的。图像采集质量的好坏决定了测量的精度。将螺纹的图像进行处理，是通过图像采集模块完成。元时代呃图像中包含了灰度、噪声等，要利用系统进行图像的噪声、灰度和兴趣点的处理，经过处理之后，得到了数据，提取，然后结合HALCON软件计算参数，将螺纹的尺寸进行测量并将尺寸转化为最终的结果。

4.2系统的软件应用开发平台是微软公司研发的，螺纹测量系统就是在这个开发环境中进行测量的。C#语言面向的对象是新型的编辑语言，保留了VC强大的功能，具有VB简单容易操作的特征，能够进行图像设计和处理，平台的应用程序为平台程序提供了语言环境。CDI+是图形的设备接口，主要负责将绘图程序与系统进行信息的交换，处理所有的图形输出，使得图像能够被创建，文本能够被复制，图形图像能够被作为对象操作，可以再控件上进行图像的呈现。HALCON软件，是图像处理库软件，包含了数据管理构成和独立函数，拥有图像分析能力，对多种图像可以进行处理。

4.3对螺纹的图像进行预处理，采用黑白稿分辨率摄像机，通过投影照光源采集图像，经过初始软件采集到8位灰度图像，信息处理之后，图像能够提供所有的螺纹信息，图像处理过程中减少了图像处理的消耗时间，实时采集的模拟信号被经过转换，生成了数字图像信号，计算机接收到数据之后，通过软件进行了后续的算法。

原始图像采集

将采集到的螺纹图像进行噪声的调试。图像数据和信号传输在经过信号转换的过程中，生成了很多的电子器件的磁场和脉冲，得到了类似PC机的干扰，对于信号和数据进行随机性的测量，得到的就是噪声。除了对于图像进行明显的图像质量的噪声获取之后，进一步进行图像的处理，显现出经过优化的非平稳性的噪声。

经典的数字图像处理将噪声归类到相应的概率密度函数，通过概率统计的算法，能够描述噪声。

高斯噪声概率密度曲线

经过后续的系统软件的平台的搭建，原始采集道德螺纹图像经过去噪处理之后，得到了噪声的高频部分，通过低滤波器得到了螺纹图像的卷积处理结果。

噪声影响下的螺纹图像

4.4螺纹图像的灰度级进行修正，是图像处理中的较为基础的部分z.ai空间领域内进行图像的处理，是将图像携带的数据信息，表现在灰度的行驶中，对于彩色图像中多余的信息和数据，可以进行更高的处理数据的处理。但是这种数据的处理，相对的时间消耗是非常大的，不能满足工业生产中的需求。彩色图像的每种颜色分为256种级别。彩色图像的像素点抱哈了1677216种变化。利用CCD相机可以将分辨率进行数据的处理，但是这种海量的数据占用了系统的过多的资源，影响了后续的图像测量和提取。从经济角度出发，彩色图像不是最优的选择，灰度图是对彩色图像进行特殊处理的技术，在像素内的三原色进行变化范围的调试，图像灰度化之后，测量的螺纹信息在很大程度上能够反映出基本的数据信息。

目前进行图像灰度化的方式包含了提取像素法、内存法和指针法三种。三种方式对比，提取像素法的代码相对简单，能哦故利用GDI+对难度进行降低，但是运行的速度是最慢的。内存法是对内存中的图像进行数据的处理，速度比提取像素法要高，指针法是在图像处理的过程中，进行后续的图像的处理，速度是最快的。

三种方法灰度化速度对比

4.5通过二值化，得到了能够完整保证图像轮廓边缘的方法是迭代法的结论。螺纹的图像平滑处理上，保持图像边缘效果是关键。图像处理传输的过程中会导致图像的轮廓不清晰，细节发生模糊，无法进行螺纹的特征提取和识别。客服线性滤波器的图像细节模糊的问题，需要采用减轻图像噪声的方法，保证边缘轮廓的清晰度。

不同二值法对比图

4.6 CMOS图像传感器将光电转换信号通过放大功能的像素进行放大，选择读取电压和电流信号，从细节上进行螺纹构造的获取。具有很高的精度，成本也很低。

5.结语

随着光机电技术的不断演进，图像处理和机器视觉技术的结合使得图像获取的精度要求不断的提高，对于螺纹进行图像采集，采用光机电技术，可以进行很好的边界定位，使得图像识别度不断的增高。在感光度方面，CCD传感器的运用，也使得混色问题得到了很好的解决。通过性能对比，目前对于螺纹精密测量的，能够抗击噪声干扰，获得高质量的采集图像。

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