CN101907447A - 基于数字图像处理的平垫圈直径测量方法 - Google Patents

基于数字图像处理的平垫圈直径测量方法 Download PDF

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Abstract

基于数字图像处理的平垫圈直径测量方法，本发明利用一台光学显微镜、数字图像采集器和一台数据处理器，利用程序处理功能自动测量平垫圈内径和外径(简称直径，下同)。该发明的特点是：利用光学显微镜放大平垫圈，获得较高精度的原始光学放大图像，然后由数字图像采集器将光学图像转换为数字图像，最后经过数据处理器中的程序自动处理，显示测量结果，并将测量结果数据和标注过的图片生成记录报告。由于本发明采用光学显微镜放大获得平垫圈的原始光学放大图像，生成的数字图像失真小，精度高；通过数据处理器程序自动处理，可通过循环测量方法，增加测量采样数量，提高测量精度。本发明方法实现简单，测量速度快，测量结果可靠、精度高。

Description

基于数字图像处理的平垫圈直径测量方法
技术领域
本发明属于一种无损的平垫圈直径测量方法，无论被测量的平垫圈的生产材料是钢性，还是柔性的，或是易损的，特别适用于那些在受力情况下会发生形变或损坏平垫圈。
背景技术
平垫圈一般用在连接件中一个是软质地的，一个是硬质地较脆的，其主要作用是增大接触面积，分散压力，防止把质地软的压坏。平垫圈在被连接件与坚固之间的零件，一般为扁平形的金属环，用来保护被连接件的表面不受坚固件擦伤，分散坚固件对被连接件的压力，因此平垫圈的内径和外径（简称直径，下同）大小直接影响坚固件表面接触面积。
平垫圈传统直径测量，人们往往采用游标卡尺、千分尺等工具进行手工测量，这种测量方法由于平垫圈的生产材料原因、本身的毛刺原因或形状不均匀原因等影响测量结果，造成测量结果误差较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以快速测量平垫圈直径的方法，且测量结果精度高，不会受平垫圈生产材料、本身的毛刺及形状不均匀等原因影响。
为了实现上述目的，本发明由一台光学显微镜、数字图像采集器和一台数据处理器组成，利用程序处理功能自动测量平垫圈内径和外径（简称直径，下同）。该发明的特点是：利用光学显微镜放大平垫圈，获得较高精度的原始光学放大图像，然后由数字图像采集器将光学图像转换为数字图像，最后经过数据处理器中的程序自动处理，显示测量结果，并将测量结果数据和标注过的图片生成记录报告。
上述具体的方法是：
1）根据平垫圈的尺寸范围，设定光学显微镜的放大倍数Z；
2）将平垫圈放到光学显微镜测量平台上；
3）启动数字图像采集器，设定分辨率为r，单位（像素/毫米）；
4）打开数据处理器，输入所测量样品的编号、名称和其他必要的信息；
5）将获得的数字图像进行二值化处理，然后进行边缘检测，识别并提取平垫圈直径轮廓；
6）由数据处理器在平垫圈内径轮廓上任意取n个测量点，计算每一点至该轮廓上最远点的距离分别为
Figure 786526DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 703666DEST_PATH_IMAGE002
……
Figure 296453DEST_PATH_IMAGE003
……
Figure 753979DEST_PATH_IMAGE004
，则自动测量平垫圈内径的尺寸为
Figure 381401DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 266180DEST_PATH_IMAGE006
                                                          （1）
其中
Figure 533213DEST_PATH_IMAGE005
为平垫圈的内径，n为测量次数，Z为光学显微镜放大倍数，r为数字图像采集器分辨率。
7）由数据处理器在平垫圈外径轮廓上任意取m个测量点，计算每一点至该轮廓上最远点的距离分别为
Figure 539303DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 208182DEST_PATH_IMAGE002
…………
Figure 831241DEST_PATH_IMAGE008
，则自动测量平垫圈内径的尺寸为，
Figure 153955DEST_PATH_IMAGE010
                                                          （2）
其中
Figure 583800DEST_PATH_IMAGE009
为平垫圈的外径，m为测量次数，Z为光学显微镜放大倍数，r为数字图像采集器分辨率。
8）将测量结果数据和标注过的图片生成记录报告。
附图说明
图1是平垫圈直径图示
图2是平垫圈轮廓图示
图3是本发明流程图
具体实施方式
下方结合说明书附图和实施步骤对本发明作进一步详细阐述，但以下叙述不能理解为对本发明的限制。
本发明根据平垫圈的大小以及测量精度要求，设定光学显微镜的放大倍数Z，然后将被测样品放置至光学显微镜测量平台上，启动数字图像采集器，并根据显微镜放大后光学图像大小设定数字图像采集器分辨率r，同时打开数据处理器，输入所测量样品的编号、名称和其他必要的信息即可，本发明的方法自动对样品进行测量并得出结果数据，经系统专家软件分析数字图像采集器所获得的数字图像，然后对数字图像进行二值化处理，边缘检测，识别并提取平垫圈直径轮廓，最后经过数据分析处理后自动生成测量记录报告，即测得如附图1所示平垫圈的内径
Figure 638475DEST_PATH_IMAGE005
和外径
Figure 975915DEST_PATH_IMAGE009
。
本发明的具体实施步骤如附图3所示，描述如下：
1）打开光学显微镜，若有必要可对光学显微镜进行自检；
2）根据被测量样品规格设定光学显微镜的放大倍数Z，该参数亦可在打开数据处理器后由其通过系统专家软件分析，提供放大倍数参考值进行设定；
3）将平垫圈放置于显微镜测量平台适当位置，具体位置以成像居中为宜，一般选择放在测量平台中央位置；
4）启动数字图像采集器；
5）设定数字图像采集器分辨率为r，r的值可根据Z的大小、被测量样品规格来设定，亦可在打开数据处理器后由其通过系统专家软件分析，提供分辨率参考值进行设定；
6）启动数据处理器；
7）输入测量样的编号、名称，系统专家软件自动检测手动设定光学显微镜放大倍数Z和数字图像采集器分辨率r是否合理，若不合理则提示并给出参考值；
8）采集样品数字图像；
9）数据处理器对步骤8）所获得数字图像进行二值化处理，该步骤首先实施滤波，以降低像素的噪声，如有必要，则再以线性化来改变像素的灰度值分布图，并加强明暗对比，然后设定一个灰度值，如果是数字图像某一点像素本身灰度大于它，则将该点像素设为白点，否则设为黑点，如此可得到一个黑白二元的数字图像；
10）数据处理器对步骤9）所获得黑白二元的数字图像进行边缘检测；
11）根据步骤10）边缘检测结果提取平垫圈轮廓图，如附图2所示；
12）由数据处理器在平垫圈内径轮廓上任意取n个测量点，计算每一点至该轮廓上最远点的距离分别为
Figure 619386DEST_PATH_IMAGE001
，…………
Figure 637655DEST_PATH_IMAGE004
，则自动测量平垫圈内径的尺寸为
Figure 948681DEST_PATH_IMAGE005
，计算公式为式（1）
Figure 782645DEST_PATH_IMAGE006
                                                           （1）
其中
Figure 546333DEST_PATH_IMAGE005
为平垫圈的内径，n为测量次数，Z为光学显微镜放大倍数，r为数字图像采集器分辨率。由数据处理器在平垫圈外径轮廓上任意取m个测量点，计算每一点至该轮廓上最远点的距离分别为
Figure 428838DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 843639DEST_PATH_IMAGE002
……
Figure 599237DEST_PATH_IMAGE007
……
Figure 37171DEST_PATH_IMAGE008
，则自动测量平垫圈内径的尺寸为，计算公式为式（2）
Figure 805724DEST_PATH_IMAGE010
                                                          （2）
其中
Figure 981490DEST_PATH_IMAGE009
为平垫圈的外径，m为测量次数，Z为光学显微镜放大倍数，r为数字图像采集器分辨率；
13）将测量结果数据和标注过的图片生成记录报告；
14）数据处理器提示检测人员是否继续测量其他平垫圈；
15）如果需要测量其他平垫圈直径，则重复（3）-（15）步骤或（2）-（15）步骤，否则结束测量。

Claims (2)

1.一种基于数字图像处理的平垫圈直径测量方法，由一台光学显微镜、数字图像采集器和一台数据处理器组成，利用程序处理功能自动测量平垫圈内径和外径（简称直径，下同）。该发明的特点是：利用光学显微镜放大平垫圈，获得较高精度的原始光学放大图像，然后由数字图像采集器将光学图像转换为数字图像，最后经过数据处理器中的程序自动处理，显示测量结果，并将测量结果数据和标注过的图片生成记录报告。
2.如权利要求1所述，该发明具体实现的步骤如下：
1）根据平垫圈的尺寸范围，设定光学显微镜的放大倍数Z；
2）将平垫圈放到光学显微镜测量平台上；
3）启动数字图像采集器，设定分辨率为r，单位（像素/毫米）； 
4）打开数据处理器，输入所测量样品的编号、名称和其他必要的信息；
5）将获得的数字图像进行二值化处理，然后进行边缘检测，识别并提取平垫圈直径轮廓；
6）由数据处理器在平垫圈内径轮廓上任意取n个测量点，计算每一点至该轮廓上最远点的距离分别为
Figure 122618DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 284609DEST_PATH_IMAGE002
……
Figure 283789DEST_PATH_IMAGE003
……
Figure 505823DEST_PATH_IMAGE004
，则自动测量平垫圈内径的尺寸为，
Figure 884032DEST_PATH_IMAGE006
                                                       （1）
其中
Figure 3297DEST_PATH_IMAGE005
为平垫圈的内径，n为测量次数，Z为光学显微镜放大倍数，r为数字图像采集器分辨率。
7）由数据处理器在平垫圈外径轮廓上任意取m个测量点，计算每一点至该轮廓上最远点的距离分别为
Figure 192970DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 30476DEST_PATH_IMAGE002
…………
Figure 835938DEST_PATH_IMAGE008
，则自动测量平垫圈内径的尺寸为
Figure 134195DEST_PATH_IMAGE009
，
 
Figure 521314DEST_PATH_IMAGE010
                               （2）
其中
Figure 828799DEST_PATH_IMAGE009
为平垫圈的外径，m为测量次数，Z为光学显微镜放大倍数，r为数字图像采集器分辨率。
8）将测量结果数据和标注过的图片生成记录报告。
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