无缝不锈钢管直线度的测量方法

无缝不锈钢管直线度的测量方法
采用机器视觉方法测量无缝不锈钢管直线度，主要完成以下工作:

    (l)系统方案设计。查阅了国内外现状资料，分析了直线度测量的传统常用方法及研究现状，继而针对无缝不锈钢管直线度测量方法及现状进行了分析，完成了无缝不锈钢管直线度机器视觉测量的系统方案设计。

    (2)无缝不锈钢管光学成像系统设计。首先根据无缝不锈钢管技术参数要求，确定了成像系统的焦距、数值孔径等技术指标。结合技术指标，设计了成像系统的基本结构，并用ZEMAX软件对成像系统进行了系统仿真，并对成像系统基本参数进行了优化设计。同时也对成像系统的MTF、场曲等进行了评估，最终设计了一套能够应用于无缝不锈钢管直线度实时测量的光学成像系统。

    (3)无缝不锈钢管图像边缘检测算法设计。结合无缝不锈钢管特殊形状及照明方式，提出了一种新的边缘检测算法—相邻行灰度差异判定法，并在MATLAB软件中对这种方法进行了成功验证，并对算法从边缘检测效果和运算量两方面进行了评估和论证，证明了本算法切实可行能够用于无缝不锈钢管直线度的测量。

    (4)无缝不锈钢管直线度计算算法设计。分析了直线度误差评估的常用方法，并对三种评估方法进行了比较，确定了无缝不锈钢管直线度误差评定方法。最后将边缘检测算法和直线度计算算法结合一起对无缝不锈钢管直线度进行了测量，并与工厂百分表测量结果进行了比较，分析了测量误差。

    (5)无缝不锈钢管直线度实时测量系统的硬件电路设计。本文采用FPGA和DSP组合设计了无缝不锈钢管直线度实时测量系统的硬件结构。采用FPGA实现了无缝不锈钢管图像边缘检测算法，并对算法原理进行了阐述，且进行了实验论证。直线度测量算法采用DSP实现，并对实现原理及流程做了分析，并进行了相关实验。

    本文实现了无缝不锈钢管直线度测量系统的光学成像系统设计，边缘检测算法，直线度计算算法等，但是直线度计算算法中的部分程序在DSP开发板上运行仍有问题，且FPGA、DSP的系统联调也没有实现。所以论文今后的开展工作展望如下:

    (l)实现FPGA开发板和DSP开发板系统的联合调试，并在DSP上优化最小二乘法算法，采用LED数码管显示直线度误差。

    (2)由于两块开发板带有其它许多功能:鼠标键盘接口、音频输入输出、LCD等，这些功能对于本系统没有用途，是一种资源浪费，可以结合本系统，制作FPGA、DSP组合的PCB版，然后进行系统联调。

    (3)将设计的光学成像系统透镜等光学器件进行加工，并和所制作的PCB板联接一起进行系统调试，最终目的能够实现一个小型直线度测量仪器。在工业现场对无缝不锈钢管直线度进行测量，并鉴定该测量仪器的精度。

    (4)尝试采用最小区域法和两点连线法进行直线度误差评估，并对三种直线度误差评估方法的测量精度进行量化比较，对测量仪器进行误差分析，进一步优化测量仪器。