基于单片机异形曲面在线检测系统的研究

摘 要： 介绍一种基于单片机控制的异形曲面检测智能在线实时控制系统，利用光学元件在线摄影构建一个表现复杂的三维模型，且模型在该系统控制系统中具有保值性好、数据能实时处理以及存储、能采用非对称平滑平均法来进行边缘阈值数据的有效修正以及对图像边缘像素灰度的在线处理。其目的是针对在线加工时检测异型曲面的对准准确度问题，实现对异形曲面零件边缘加工的准确度，有效地提高了在线实时检测效率，对异形曲面的加工获得行之有效的方法。

关键词： 单片机控制； 异形曲面； 数字图像处理； 边缘检测； 在线自动测量

中图分类号： TN964?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）12?0127?02

0 引 言

随着三维设计软件常利用对系统模拟优化分析、路况的反馈和理论的计算，能够设计出高水平曲面异形线和截面，以及工艺的问题。加之机床的性能越来越高，使得异形曲面的机械在线加工得到广泛的运用与实现，因此，对异形曲面的在线检测显得越来越重要。由于测量设备及检测的手段不同，可以设计出各种不同的测量方案，但是哪种设计方案能最经济地保证测量精度要求，从而达到设计的目的，是测量设计必须研究的问题。

1 系统设计思想及基本算法

1.1 三维异面设计思想

基于对异形面加工精度高，且要解决在微机上通过摄影构造一个表现复杂的三维图模型问题，该模型应该满足以下条件：保值性好，以保证表现出的摄影的直观效果图符合客观实际情况；模型应得到庞大的数据量能在主控芯片上处理；能处理不规则的异面曲面的边缘像素问题；处理好因摄像头位置的放置产生的消隐问题。

1.2 检测图像边缘像素的处理

在机床对曲面的在线加工过程中，对曲面模型的构建时，不仅要处理规则区域，而且还能够处理不规则边缘问题，由于测量异形曲面图像边缘附近的亮度变化较大，所以可以把那些在邻域内，灰度变化超过某个适当阈值TH的像素点当作边缘点[2]。以该点做平行截面，由于构建截面保值性好，连接光滑，与坐标系的选择无关系的曲线来拟合，故采用分段参数三次曲线，整体到二阶导矢连续曲线[3] 。同时，由于曲线边缘的阀值无法进行中心平滑[4] ，只能采用非对称滑动平均法来补充数据。

2 模块设计

2.1 主动实时自动检测系统

其过程CCD实时采集视频数据传送到视频图像处理器，并将其模数处理，通过数据总线传输到主控芯片处理结果，如图2所示。

2.2 软件设计与算法优化的实现

3 结 语

可以看出，该系统投资少，自动化程度高，实用性强，操作简便，既提高了异型曲面的检测精度又满足实时性、经济性能要求，同时降低了生产、研究成本，提高了生产和工作的效益。

参考文献

[1] 熊伟.基于TMS320DM642的多路视频采集处理板卡硬件设计与实现[J].国外电子元器件，2006（3）：5?7.

[2] 王慧燕.图像边缘检测和图像匹配研究及应用[D].杭州：浙江大学，2003.

[3] 禹建东，孔月萍.基于曲面拟合的图像分割算法[J].现代电子技术，2008，31（22）：103?105.

[4] 陈宏席.基于保持平滑滤波的Sobel算子边缘检测[J].兰州交通大学学报，2006，25（1）：86?90.

[5] 吴炯，张秀彬，张峰，等.数字图像中边缘算法的实验研究[J].微计算机信息，2004，20（5）：106?107.

[6] 曹俊，张东峰，陈普春，等.基于断层扫描思想的曲面面积计算方法研究[J].现代电子技术，2012，35（6）：73?75.

[7] 王崑凌，张睿超.基于圆半径动态调节的网格划分算法[J].现代电子技术，2011，34（8）：125?127.

[8] 王磊.基于Sobel理论的边缘提取改善方法[J].中国图象图形学报，2005（10）：9?13.