基于單片機異形曲面在線檢測系統(tǒng)的研究

摘 要： 介紹一種基于單片機控制的異形曲面檢測智能在線實時控制系統(tǒng)，利用光學元件在線攝影構建一個表現(xiàn)復雜的三維模型，且模型在該系統(tǒng)控制系統(tǒng)中具有保值性好、數(shù)據(jù)能實時處理以及存儲、能采用非對稱平滑平均法來進行邊緣閾值數(shù)據(jù)的有效修正以及對圖像邊緣像素灰度的在線處理。其目的是針對在線加工時檢測異型曲面的對準準確度問題，實現(xiàn)對異形曲面零件邊緣加工的準確度，有效地提高了在線實時檢測效率，對異形曲面的加工獲得行之有效的方法。

關鍵詞： 單片機控制； 異形曲面； 數(shù)字圖像處理； 邊緣檢測； 在線自動測量

中圖分類號： TN964?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）12?0127?02

0 引 言

隨著三維設計軟件常利用對系統(tǒng)模擬優(yōu)化分析、路況的反饋和理論的計算，能夠設計出高水平曲面異形線和截面，以及工藝的問題。加之機床的性能越來越高，使得異形曲面的機械在線加工得到廣泛的運用與實現(xiàn)，因此，對異形曲面的在線檢測顯得越來越重要。由于測量設備及檢測的手段不同，可以設計出各種不同的測量方案，但是哪種設計方案能最經(jīng)濟地保證測量精度要求，從而達到設計的目的，是測量設計必須研究的問題。

1 系統(tǒng)設計思想及基本算法

1.1 三維異面設計思想

基于對異形面加工精度高，且要解決在微機上通過攝影構造一個表現(xiàn)復雜的三維圖模型問題，該模型應該滿足以下條件：保值性好，以保證表現(xiàn)出的攝影的直觀效果圖符合客觀實際情況；模型應得到龐大的數(shù)據(jù)量能在主控芯片上處理；能處理不規(guī)則的異面曲面的邊緣像素問題；處理好因攝像頭位置的放置產(chǎn)生的消隱問題。

1.2 檢測圖像邊緣像素的處理

在機床對曲面的在線加工過程中，對曲面模型的構建時，不僅要處理規(guī)則區(qū)域，而且還能夠處理不規(guī)則邊緣問題，由于測量異形曲面圖像邊緣附近的亮度變化較大，所以可以把那些在鄰域內，灰度變化超過某個適當閾值TH的像素點當作邊緣點[2]。以該點做平行截面，由于構建截面保值性好，連接光滑，與坐標系的選擇無關系的曲線來擬合，故采用分段參數(shù)三次曲線，整體到二階導矢連續(xù)曲線[3] 。同時，由于曲線邊緣的閥值無法進行中心平滑[4] ，只能采用非對稱滑動平均法來補充數(shù)據(jù)。

2 模塊設計

2.1 主動實時自動檢測系統(tǒng)

其過程CCD實時采集視頻數(shù)據(jù)傳送到視頻圖像處理器，并將其模數(shù)處理，通過數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)街骺匦酒幚斫Y果，如圖2所示。

2.2 軟件設計與算法優(yōu)化的實現(xiàn)

3 結 語

可以看出，該系統(tǒng)投資少，自動化程度高，實用性強，操作簡便，既提高了異型曲面的檢測精度又滿足實時性、經(jīng)濟性能要求，同時降低了生產(chǎn)、研究成本，提高了生產(chǎn)和工作的效益。

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