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玻璃厚度在线测量系统的研制

作　者: 孙峰
导　师: 王晓旭
学　校: 大连理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 玻璃厚度光路设计数字图像处理
分类号: TN247
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 40次
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内容摘要

在玻璃厚度测量领域中,传统的人工下线测量技术已经不能满足生产要求。伴随着工业现代化的快速发展,国内外学者对动态非接触式测量技术做了大量的研究,其中光电式的测量方法最受青睐。目前,利用光学原理测厚的方法主要有反射法和透射法,本文在反射法的基础上,提出了一种新的玻璃厚度测量方法。本文根据线性激光的特点,以光学中的平面镜成像原理为基础,通过采集光源在玻璃上表面和下表面的成像特征计算玻璃的厚度值。整个测量系统由光学系统和计算机视觉系统两个部分组成,光学系统主要是通过搭建光路产生测量所需的与玻璃厚度有关的光信息。计算机视觉系统是利用CCD将通过镜头后的光信息转换成模拟信号,然后利用图像采集卡将采集的图像信息传输到计算机,再以VC++为开发平台,完成系统中有关图像特征提取,特征计算,散斑处理及整个系统的人机操作界面。最后通过实验平台的搭建和系统调试,完成了玻璃厚度的在线测量,目前对玻璃厚度的测量精度达到0.01mm,测量误差在国家标准偏差允许范围之内。玻璃厚度测量技术的研究是一个具有实际意义的问题,而利用激光器、CCD和数字图像处理技术测量具有动态非接触、操作简单、易于计算机处理等一系列优点。同时,本文提出的基于平面镜成像原理的玻璃厚度测量技术进一步克服了玻璃表面疵斑对测量结果的影响。因此,本课题研究的玻璃厚度测量系统具有很大的现实意义和实际应用价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题研究背景和意义  8
  1.2 厚度测量方法概述  8-12
    1.2.1 厚度测量常见方法  9-11
    1.2.2 光学测量技术  11-12
  1.3 国内外研究的现状  12-13
  1.4 本文的主要工作  13-14
2 玻璃厚度测量的主要原理  14-26
  2.1 线光源的特点  14-15
  2.2 光路设计  15-24
  2.3 玻璃厚度计算公式的推导  24-26
3 测量系统的设计  26-37
  3.1 测量系统的组成  26-27
  3.2 光学系统设计  27-30
    3.2.1 光源的选择  27-28
    3.2.2 点光源的线型扩束光路设计  28-30
  3.3 图像采集系统  30-37
    3.3.1 镜头的选择  30-31
    3.3.2 CCD的选择  31-33
    3.3.3 图像采集卡的选择  33-35
    3.3.4 采集软件  35-37
4 数字图像处理  37-53
  4.1 图像特征  38
  4.2 光条纹中心的提取  38-49
    4.2.1 图像分割  39-42
    4.2.2 光条纹的提取  42-47
    4.2.3 光条纹中心的提取  47-49
  4.3 光条纹间距的计算  49-53
5 实验测量  53-61
  5.1 标定测量系数  53-54
  5.2 玻璃厚度测量数据分析  54-57
  5.3 误差分析  57-58
  5.4 系统实物图  58-61
结论  61-62
参考文献  62-64
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  64-65
致谢  65-66

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