Информационно-измерительная система технологического контроля прецизионных деталей

• Автор: Галактионов, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СТРУКТУРА И ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ
1 Л. Анализ проблемы обработки изображений
1.2. Предполагаемые возможности системы контроля
системы контроля прецизионных деталей
1.3. Основы функционирования системы контроля
1.4. Обобщенная функциональная схема системы контроля
1.5. Считывание зрительной информации с помощью сканера
1.6. Программное обеспечение системы
1.7. Оценка погрешности системы
2. ПОЛУЧЕНИЕ БИНАРНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
ПОЗИЦИИ КОНТРОЛЯ
2.1. Представление изображения в системе контроля
2.2 Бинаризация изображения
3. ТЕХНИКА ОБРАБОТКИ БИНАРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
3.1. Общие положения
3.2. Основные геометрические признаки
объектов в бинарном образе
3.3. Алгоритм последовательной разметки
3.4. Алгоритм выделения границ с помощью
кодирования цепочками
3.5. Алгоритм разметки по методу
"заполнения с затравочного пиксела"
3.6. Алгоритм разметки по методу
"построчного заполнения с затравочного пиксела"
4. РАСПОЗНАВАНИЕ ОБЪЕКТ А КОНТРОЛЯ
НА БИНАРНОМ ОБРАЗЕ
4.1. Проблема распознавания
4.2. Выбор модели распознавания
4.3. Ойцие положения Г -модели распознавания применительно к задаче распознавания изображений
4 .4. Положения, составляющие основу
предлагаемых в системе алгоритмов распознавания
4.5. Реализуемый в системе метод распознавания
4.6. Ограничения на классы решаемых системой задач,
в связи с выбранным методом распознавания
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ СИСТЕМЫ
5.1. Оценка производительности
алгоритмов системы контроля
5.2. Лабораторные испытания и результаты
промышленного использования системы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Стремление к достижению мировых стандартов в приборостроении ставит перед отраслью рад задач, к числу наиболее важных и актуальных из которых, относят повышение качества выпускаемой продукции.
Надежность правильно сконструированного прибора, функционирование его узлов в рабочем режиме, а значит и рабочий ресурс, зависят, главным образом, от геометрической точности изготовления деталей по сопрягаемым поверхностям. Вполне естественно, в данном случае, что все большее внимание уделяется контрольно-измерительным операциям, которые являются наиболее ответственными и трудоемкими независимо от типа производственного процесса Для выполнения подобных операций необходимы высоконадежные и удобные в эксплуатации технические средства восприятия, преобразования и передачи информации о состоянии и свойствах контролируемых объектов, с отображением ее в удобной для оператора или системы управления форме. При этом качество управления производственным процессом зависит от своевременности и ценности информации, выдаваемой отдельными техническими средствами на всех ступенях ее преобразования и передачи, т.е. от работы измерительной системы в реальном масштабе времени.
За последние 5-10 лет на рынке компьютерной техники появились высокопроизводительные процессоры и такое мультимедийное средство как оптический сканер, многократно увеличились возможности по восприятию, обработке и анализу зрительной информации. С момента появления и до сегодняшнего времени возможности сканеров существенно возросли, начиная от разнообразия модификаций (ручные, листовые, планшетные и т.п.) и заканчивая разрешающей способностью (физическое разрешение до 1600, а математическое до 9200 точек на дюйм) и программной поддержкой. Однако эволюция сканеров не изменила приоритетов из использования - все те же системы распознавания текстов и разного рода графические пакеты. О промышленном же применении сканеров информация, как таковая, отсутствует. При этом неопровержимым фактом является то, что до 80% информации об объекте неживой природы содержится в его зрительном образе.
На основании этого можно сформулировать главную задачу научной работы -это разработка высоконадежного измерительного устройства, выполняющего экспресс контроль линейных размеров деталей близкой к плоской формы с точностью до +5 мкм, объединяющего в себе передовые достижения в развитии компьютерной техники и средств съема и обработки зрительной информации.
Предлагаемая в диссертации информационно-измерительная система предназначена для проведения размерного контроля высокоточных деталей плоской формы сложного контура Несмотря на то, что приоритет отдан деталям часовой промышленности, не существует препятствий на переориентацию системы для контроля любых других деталей, чья форма схожа с выше указанными. Работая со зрительной информацией, система обладает способностью определять тип изделия, поступающего на контрольную псшшию, контролировать его характерные размеры и самостоятельно принимать решение о годности изделия. В качестве первичного датчика используется оптический сканер совместимый с ЭВМ.
При проведении аналоговой дискретизации рекомендуется исходить го того, ото точность передачи изображения зависит от количества двоичных разрядов. Можно кодировать по 1 бит (бинарное изображение) и 8 бит (256 полутонов), а также с цветопередачей по 16 и 24 бит, одаако это ведет к существенному удорожанию сканера В этом нет необходимости, т.к. 8 битное полутоновое изображение позволяет получать информацию о проекционных изображениях деталей практически без потерь. Несмотря на то, что система контроля ведет обработку исключительно бинарных изображений, рекомендуется проводить сканирование с 256 градациями яркости с л осле дующей ттрогражшой бинарізацией. Это позволяет в случае необходимости осуществить пространственную фильтрацию яркостного цифрового изображения по требованию пользователя, а уже после этого выполнять бинаризацию по одному из предложенных в системе алгоритмов. Таким образом, можно получить такой бинарный образ, который удовлетворит пользователя
В системе предлагается несколько методов фильтрации цифровых изображений:
1) Пространственное регулирование. Его целью является борьба с шумом с помощью усреднения значений. На изображении рассматривается "окно" произвольной формы т(х,у) с площадью 8Ш и центром в точке с координатами х1Уу,. Затем функция интенсивности g(xi,yJ) заменяется функцией
ёХъ, Уі>~ (2.9)

в аналоговой форме или в цифровой:
е'(і,Л= 1 2 У,ёа+тту + п), (2.10)
(2Ь +1 )(і7ї+ 1) -ь<гп<ь-н<п<н где (26 + 1)и (2/? +1) - количество точек "окна" по ширине и высоте соответственно.
Здесь щжнцип заключается в замене интенсивности в одной точке интенсикностыа, усредненной по соседним точкам В результате достигается эффект сглаживания или расфокусировки, отрицательным результатом которого является возможное исчезновение некоторых деталей изображения. Необходимо в каждом конкретном случае выбрать оптимальные значения размеров "окна" (следовательно, и его площади 8т), что позволит уменьшить шум без потерь контуров. При задании размеров "окна" можно руководствоваться следующим правилом: чем меньше величина площади 8Ш, тем меньнхе изменяется начальное изображение.
В случае пространственного регулирования бинарного изображения рекомендуется [4, стр. 156-159] заменить функциональное регулирование логическим регулированием (см ріс. 2.1). При этом формируется решение оставить "белую" точку е (равную 1), если хотя бы одна из соседних точек тоже белая или перейти от черных точек к белым, если все с сю е лине точки белые. Этот процесс можно описать выражением: ё - е л (а л Ь л с л сі л е л / л § а И л г) V е л (а V Ь у с: V йче у / у g у /? у і).