一种测量不规则缝宽的傅里叶变换方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测量不规则缝宽的傅里叶变换方法及其装置，所述方法包括：调整光源的位置，将接收到的光源进行反射；调整镜头与被测缝隙间的距离；得到被测缝隙的整个图像；将采集到的图像信息转换为数字信息，并进行相应的存储；对数据进行读取；将读取的数据进行相应的运算，获得当前被测缝隙的缝宽。所述装置包括：光源、镜头和ＣＣＤ、图像采集和数据存储模块、数据读取单元、傅里叶变换和处理单元以及个人计算机（ＰＣ）。本发明专利技术装置结构简单，适用于形状不规则、宽度不均匀或宽度渐变、非直线走向的缝及槽的宽度、形状等几何尺寸的测量，在不同的测量中，无需改变镜头的放大倍率即ＣＣＤ的分辨率，就可实现精确快速的非接触测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量不规则缝宽的傅里叶变换方法及其装置，尤其涉及一 种利用傅里叶变换处理图像数据、测量各种不规则缝及槽的宽度的方法及装 置。
技术介绍
工业生产中会遇到各种缝隙、狭缝、刻槽，需要进行宽度、间距、形状等 的测量和控制。如检领U发动机中活塞环的漏光度时，需将活塞环压入环规，若 活塞环有漏光j则活塞环外缘与环规内缘间将形成宽度不均匀的圆弧状狭缝； 在各种焊接中，常需对焊缝的宽度进行测量，以便控制焊接过程，取得最好的 焊接效果；用来剥开电线外套的插线卡具有V型的卡槽间隙，为保证插线卡能 正常工作，对卡槽上特定位置处的间隙有严格规定；细缝涂覆器是一种用于制 造印刷电路板的基板处理装置，工作时细缝涂覆器从喷嘴中喷出处理液，为保 证喷出处理液的均匀性，要求喷嘴的开口间距高精度的均匀；此外，只要两个 靠近物体之间都会形成缝隙。对这些缝隙宽度、形状等的测量对评价产品质量、 控制工艺流程有重要的应用价值和实际意义。对缝隙宽度的测量有接触式和非接触式两种方法，接触式方法采用各种量 具进行测量，但需人工操作，自动化水平低，测量精度受量具精度的限制而难 以提高。非接触式方法包括多种，其中工具显微镜的测量精度高，但成本高、 体积大、不适于工业现场使用；而利用CCD拍摄缝隙的图像，经图像处理获得 缝隙宽度、形状的方法具有体积小、使用灵活、适于现场使用等优点。目前，通过CCD拍摄图像并应用图像处理技术测量缝隙的方法还可分为两 种第一种采用背向照明，并利用衍射效应，从衍射花样的光强分布中推导缝宽；第二种采用前向照明，组成缝隙的两条边缘同时成像在CCD上，由于成像 系统的低通作用，边缘不再清晰可辨而成为一块模糊区，若要测量组成缝隙的 两个边缘的间距，现有方法是首先提高CCD的分辨率，使得两个边缘在图像上 的模糊区相分离，再作图像处理，完成缝宽测量，如国内专利"辊嘴间距测量 方法及传感器"(申请号200310118466.3)就是使用放大倍数为60的镜头，以 提高CCD及图像的分辨率，完成测量。第一种方法存在原理误差(光学衍 射法细圆柱体直径测量的不确定度，崔建文，张军等，光电工程，2005， 7: 55-58)，而且成像后的缝隙不能反映实际缝隙的细节，所测结果是缝隙在一段 长度内的平均宽度。第二种方法在每次测量中都要根据需要调整镜头的放大倍 率即CCD的分辨率，并由此带来三个弊端①调整镜头的放大倍率后，为能重 新得到清晰的像，必须同时调整镜头到被测物体间的距离，这些调整过程会延 长测量时间；②调整光路需配备相应的调节机构，这必然增加测量装置的成本 和体积；③随着镜头放大倍率的增加，CCD的测量视野将减小，完成全部测量 的时间将随之延长。综上所述，现有方法、仪器都存在一定局限性，还不能很 好解决狭缝，尤其是不规则缝隙的宽度、形状等几何尺寸的测量问题。
技术实现思路
为解决上述中存在的问题与缺陷，本专利技术提供了一种利用CCD成像并用傅 里叶变换处理数据完成测量的方法及装置，不仅实现了不规则缝隙的宽度、形 状等几何尺寸的快速、精确测量，而且在不增加测量环节和测量元件的基础上， 保持CCD的分辨率不变，达到快速精确测量，同时避免光衍射效应的影响。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术所涉及的一种测量不规则缝宽的傅里叶变换方法，包括 调整光源的位置，构成被测缝隙的物体对接收到的光源进行反射； 调整镜头与被测缝隙间的距离； 得到被测缝隙的整个图像；将采集到的图像信息转换为数字信息，并进行相应的存储；对数据进行读取； .将读取的数据进行相应的运算，获得当前被测缝隙的缝宽。本专利技术所涉及的一种测量不规则缝宽的傅里叶变换装置，包括光源，用于照射到被测缝隙，构成被测缝隙的物体将光反射；镜头和CCD，接收被测缝隙周围物体的反射光，得到整个被测缝隙的图像;图像采集和数据存储单元，将CCD中的图像信息转换为数字信息，并对其 数字信息进行存储；数据读取单元，沿着与缝的走向相垂直的方向读取数据，并将读取的数据 发送到傅里叶变换和处理单元；傅里叶变换和处理单元，对读取的数据进行相应的处理和运算，获得被测 缝隙的缝宽。本专利技术提供的技术方案的有益效果是-1、 两个条状光源分别从两边斜上方照射待测缝隙，可以为多种测量对象 提供均匀和亮度充足的照明；2、 在不同的测量中，不需改变CCD的分辨率，减少了测量环节、縮短了3、 光源与CCD的工作波段相一致，降低了图像噪声；4、 傅里叶变换和处理单元利用傅里叶变换处理数据，从被成像系统模糊 后的图像数据中提取缝宽信息，不仅完成缝隙几何尺寸的测量，还能恢复其在 理想情况下的图像，并计算相关的评价指标。附图说明图l是本专利技术提供的方法流程图； 图2是傅里叶变换和处理流程图；' 图3是计算像素当量的流程图4是本法明结构示意图5a与5b是被测缝隙在测量过程中的演变示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述 实施例1本实施例提供了一种测量不规则缝宽的傅里叶变换方法。 参见图l，该方法包括以下步骤步骤IOI调整光源的位置，由构成被测缝隙的物体将接收到的光源进行反 射； '所述光源的调整是相对被测缝隙的位置进行调整，并且两光源是相对于缝 隙呈对称状态放置，分别从两边斜上方照射缝隙，为视场区域提供亮度充足的 均匀照明。步骤102调整镜头与被测缝隙间的距离； 使得在当前的焦距和像距下，能够得到缝隙的清晰像。 步骤103得到被测缝隙的整个图像。步骤104将采集到的图像信息转换为数字信息，并进行存储； 通过PC机中设置的图像采集和数据存储模块控制图像采集的速度和时间， 在得到保存图像的命令下，由PC机指定图像数据存储的路径。 步骤105对存储的图像数据进行可视化显示。 步骤106在测量范围内读取一组数据；步骤107将读取的数据进行相应的运算，获得被测缝隙当前位置的缝宽； 不仅获得了缝隙宽度等几何尺寸的测量，还能恢复其在理想情况下的图 像，并计算相关的评价指标。如果读取完毕，执行步骤109，否则执行步骤106。 步骤109输出结果。所述数据包含有多组，每次读取其中的一组，且读取数据是在PC机的控制 下，由数据读取单元沿着与缝的走向相垂直的方向读取数据，并将读取的数据 传送到傅里叶变换和处理单元。参见图2，本实施例提供的傅里叶变换和处理的算法流程，该流程包括以 下步骤步骤201对读取的图像数据进行滤噪；所述滤噪主要是滤除明显的噪声。步骤202为读取的图像数据选择合适的坐标原点位置； 合适的原点位置方便了后续的数据处理。步骤203根据坐标原点形成的坐标系，对读取的图像数据作离散傅里叶变换。步骤204选择若干特殊坐标点，特殊坐标点处的傅里叶变换值包含当前位 置的缝宽。步骤205对每个特殊坐标点处的傅里叶变换建立一个等式，并将所有特殊 坐标点联立起来构成方程组。步骤206针对合适的坐标原点构成的坐标系，寻找几何约束条件。 步骤207在几何约束的条件下求解特殊坐标点联立构成的方程组。 步骤208根据方程组的求解和几何约束的条件，求出当前位置缝宽及相关 信息在图像上的量值，再根据计算的像素当量(已知物体的尺寸与记录的像素 的数量的比值，详见图3)，求出缝宽及相关信息的实际量值，并可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量不规则缝宽的傅里叶变换方法，其特征在于，该方法包括：　调整光源的位置，构成被测缝隙的物体对接收到的光源进行反射；　调整镜头与被测缝隙间的距离；　得到被测缝隙的整个图像；　将采集到的图像信息转换为数字信息，并进 行相应的存储；　对数据进行读取；　将读取的数据进行相应的运算，获得当前被测缝隙的缝宽。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桂雄，吴俊芳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]