1绪论
1.1研究课题的背景与意义
孔组零件误差中，当属位置度误差最为重要，位置度(position degree)是形位误差中的一种。形位误差的产生主要是由机床一夹具一刀具一零件所组成的工艺系统的误差所致;此外，在加工过程中出现的载荷及受力变形、热变形、磨损等各种干扰，同样会使被加工的零件产生形位误差;一般来讲，零件的形位误差，对机床、仪器、量具及刀具等各种产品的工作精度、连接强度、密封性、运动平稳性、耐磨性、寿命及噪音等都会产生很大的影响
对于位置度的检测，一般采用三坐标测量仪或综合检具来检测。三坐标测量仪价格相当昂贵，且对操作人员的素质要求高;综合检具是一种无刻度的专用量具，是一种定性检具，得不出量化结果，且对每个零件都需要人工操作，费时费力。测量方式一般可分为接触式测量和非接触式测量，上述两种方法均属于接触式测量。
伴随着信息科学技术的不断发展，当前一个重要的发展方向就是采用先进的信息化数字测量技术和产品来提高工业制造水平。由于工业的发展，人们提高了对测量精度的要求，而传统的直接测量方式早己不能满足工程的需求，因此不断涌现出精密光学技术、激光技术、计算机技术等非接触性测量技术。数字图像测量技术亦是一种新兴的非接触测量方法，并得到了广泛的应用;它是把待测对象的图像作为检测和传递信息的手段，并从图像中提取出有用信息进而获得待测参数。
数字图像检测技术广泛应用在那些重复性检测相同部件或产品的场合;零件的形状及尺寸检测是数字图像检测技术在测量领域中新的应用，同传统的形状及尺寸检测技术相比，数字图像检测技术具有以下优点:
1)适应性好。利用数字图像处理技术可以在不同环境下对多种图像进行处理。
2)能有效提高测量精度。提高CCD的分辨率，或调整镜头的放大倍数，使获得的图像信息更加精确。
3)能够对成像系统进行高精度的系统标定以及误差修正。
4)自动化程度高，极大提高了检测效率。
随着工业技术的飞速发展，孔组零件的检测和质量评价己成为工业生产中一个重要的环节。当前，孔组零部件的传统检验方法一般是由人工利用无刻度的综合量规等工具来对每个零件逐个进行检测，不仅工作量大且效率低下，可见基于人工操作的传统的检测方法己经越来越无法满足工业上的需要。
本文主要研究了基于数字图像处理的孔组零件误差测量系统。该系统通过CCD相机获取两种孔组零件的横截而数字图像，使用MATLAB软件对所获取的图像进行各种处理之后，确立适合孔组零件误差测量的算法流程图，得出孔组零部件的参数并进行误差分析，从而验证了此系统的有效性。尽管尚不能将其运用于在线自动检测上而，但为在线检测孔组零件误差的图像测量系统的建立提供了基础，具有较大的应用价值和理论意义。
1.2数字图像测量的国内外研究现状
数字图像测量是近十几年来国际上迅速发展起来的新兴交叉学科。它主要是由传统的光学测量与现代时尚的计算机视觉和数字图像处理分析等学科相互交叉、融合，取其各自的优势和长处而形成的。数字图像测量技术采用的方法步骤主要分为系统标定、图像采集、图像预处理、图像分析和提取零件特征几个步骤。数字图像测量的概念基本上可以归纳在机器视觉检测之中，它更加着重于测量方而，而视觉检测则是通过检测达到识别、控制等功能。两者的发展是紧密相关的，因为只有当测量地更加精确时才能进行更细微地控制。若论起源，那么最早是在上世纪八十年代，数字图像检测系统己经在美国制造业中开始应用，随后就以蓬勃之势迅速发展
3.2 系统软件设计问题......... 29
3.3 系统标定......... 29-32
3.4 本章小结......... 32-33
4 数字图像处理......... 33-57
4.1 图像基础知识......... 33-36
4.1.1 图像类型......... 33-35
4.1.2 图像格式......... 35-36
4.1.3 图像的数据结构......... 36
4.2 图像预处理......... 36-41
4.2.1 图像平滑......... 37-40
4.2.2 中值滤波......... 40-41
4.3 图像分割......... 41-51
4.3.1 基于灰度的分割......... 42-44
4.3.2 边缘检测 ......... 44-49
4.3.3 边界跟踪及区域......... 49-51
4.4 数学形态学......... 51-53
4.4.1 膨胀......... 51-52
4.4.2 腐蚀......... 52-53
4.4.3 开启和闭合......... 53
4.5 Hough 直线特征提取......... 53-56
4.6 本章小结......... 56-57
5 算法流程图的确立及结果......... 57-70
5.1 圆心及半径测量......... 57-60
5.1.1 最小二乘拟合法......... 57-58
5.1.2 质心法......... 58-60
结论
本文主要研究了基于数字图像处理技术的孔组位置度误差测量系统。鉴于位置度标注的复杂多样性，选取两种常见的孔组零件:方形底座和圆周均布八孔法兰盘做为测量任务。通过分析并建立好硬件测量系统后，该系统通过CCD相机获取两种孔组零件的横截而数字图像，使用MATLAB软件对所获取的图像利用不同算法进行去噪滤波、边缘检测、二值图像分割及识别、圆心定位各种处理之后，选出其中确立适合孔组误差测量的算法流程图，得出孔组零部件的参数并进行误差分析，从而确立了系统的有效性。
本课题主要内容和结论:
1)介绍了位置度及其标注。鉴于位置度标注的复杂多样性，选取方形底座和法兰盘这两种孔组零件来做为测量对象。又因方形底座尺寸较小，易于拍摄高质量的原始图像，且其测量参数类型多于法兰盘，确定以方形底座为主要研究对象来进行研究。