基于线阵CCD扫描的测量技术

在图4(b)中，有些地方不是单像素宽，会影响轮廓链接成一条链。由于有断点的存在，为了不增加断点的间隙，采用保留端点的细化方法，生成单像素宽的环，以得到准确的周长；由于噪声的影响，有些地方还有间断，缺口只有一两个像素的距离，对于大于一定长度的边缘段，根据各条边缘段起始点或终止点之间的距离d，判断它们之间的可连接性及需要连接的像索个数及与前一个像素的位置关系，进行像素的最少个数插值，并由位置关系确定插值像素对周长的贡献。当像素时插入一个像素；当像素时，插入两个像素，从而得到连续的单边缘轮廓。

3．2 周长法计算直径

计算区域的直径有很多方法，对于标准圆形，可以采用霍夫变换或最小二乘拟合等方法。但对于非标准圆形零件，需要计算它相对于圆形的直径，根据周长不变的特性，采用周长法计算直径。对得到的连续单边缘轮廓用链码表示，假设像素点边长为1个单位长度。

(1)当前像素点位置与前一像素点位置为水平关系或垂直关系时(左、右关系或上、下关系)，适合于用像素的一倍边长近似；

(2)当前像素点位置与前一像素点位置为倾斜关系时，适合于用像素的倍边长近似；

(3)如果水平关系或垂直关系的像素点个数为n1，倾斜关系的像素点个数为n2，则周长L为：

由周长与直径的关系，即可计算直径。

4 测量试验及数据分析

4．1 试验结果

对其重复10次进行采集处理与使用千分尺(分辨率为0．001 mm)测量结果比较如表1，从中可以看出这个测量系统精度范围在-0．01～+0．01 mm，该测量结果能够满足精度要求。

千分尺测量内径均值：11．315 mm标准差：0．000 3
    图像处理内径均值：11．325 mm 标准差：0．005
    千分尺测量外径均值：24．758 mm标准差：0．000 3
    图像处理外径均值：24．769 mm 标准差：0．005

4．2 试验结果误差分析

直径是由周长上像素位置计算得到的，而每个像素位置的测量都有一定的不确定度，从而造成周长测量同样具有不确定度。在这里，通过周长计算直径的模型，分析周长的不确定度对直径的影响。

由式(2)，则直径：

在式(3)中，n1与n2相互独立，当n1和n2的个数有误差时，计算的直径不确定度为：

当获取的周长有一个单位的误差时，计算的直径的误差仅为个单位，所以通过周长计算直径的模型具有较高的精度。

5 结论

基于线阵CCD的二维尺寸扫描测量系统，因线阵CCD可达到较高分辨率，所以能较好地满足测量精度要求。线阵CCD视觉检测系统作为一种新型的测量手段，在许多测量场合，特别是工业尺寸非接触在线检测等方面具有非常广阔的应用前景。