基于数字图像处理的光切法槽深测量方法研究.docx
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1、基于数字图像处理的光切法槽深测量方法研究hesp导语:在窄浅槽的深度测量方面,常用的测量方法受到很多的限制。1前言在无损探伤的研究中,往往要预先制作标准试样,以供设备研制的测试和标定。标准试样是一定规格的槽或者孔,有关国家标准对其深度尺寸有较高的要求。测量刻槽深度的方法有多种,如机械仪表测量、超声波测量、脉冲热像检测和白光干预测量法等。脉冲热像对槽深度的定量检测通常利用热像时间序列先求得峰值时间,进而求得槽深度,但该法不合适窄槽的测量1,也不合适准确测量深度小的缺陷2。机械仪表测量通常采用游标卡尺、深度百分表或者千分表,操纵简单,但测量的精度不高。超声波测量是在槽的两侧外表相近部位,分别配置超
2、声波纵波发射探头和接收探头,接收探头接收到的回波中含有槽深度信息,按此回波的传播时间来测量裂缝的深度,该方法测量精度高,但超声波测量经过费事,适用范围小3。白光干预测量法是利用迈克尔逊光路构造产生相干光,采用白光光源测量物体外表的三维轮廓,具有高测量精度和高灵敏度的特点,测试经过快速准确,但该方法对底部比拟粗糙的刻槽不合适4。在底部较粗糙的窄浅槽深度测量方面,上述测量方法受到了很大的限制。如今,数字图像处理技术已经非常成熟,同时CCD的成像质量越来越高。用光切法和CCD获取光带在槽轮廓处形成的图像,再用计算机软件对图像进展处理,不仅操纵特别简便,而且测量精度较高。2光切法测量原理光切法的主要设
3、备是双管显微镜,其加装CCD后的测量光路如图1所示。双管显微镜有两个光管,一个为照明管,另为观测管。两管轴线互成90。光源4发出的光经聚光镜3聚焦成平行光,经狭缝2后形成细光带,再由物镜1聚焦后,成45角投射在工件8的外表上。细光带与槽的长度方向垂直。光带以与光源成90角的方向反射,经物镜7和目镜6聚焦后以供观测5。在目镜后加装CCD5,以便产生数字图像传送给计算机进展处理。1照明管物镜2狭缝3聚光镜4光源5摄像头6观测管目镜7观测管物镜8带窄槽的工件在未开槽的工件外表上,光带成像是一条完好的光带,但开槽后由于槽底部与工件上外表不在一个高度上,形成的反射光带与上外表的反光会错开一定间隔,光带不
4、再是连续的。b3CCD摄取图像/b3.1CCD成像原理电荷藕合器件图像传感器CCDChargeCoupledDevice是在P或者N型硅基体上,生成一层SiO2绝缘层厚度约0.1m,再于绝缘层上淀积一系列间隙相隔很小小于0.3m的金属电极栅极,每个金属电极和它下面的绝缘层及半导体硅基体形成一个MOS电容器,CCD实际上是由一系列MOS电容器构成的MOS阵列。由于这些MOS电容器彼此靠得很近,它们之间可以发生耦合,使被注入到MOS电容器中的电荷可以有控制地从一个电容器移位到另一个电容器。这种电荷转移经过是电荷耦合的经过6。生成的电荷通过模数转换器芯片转换成数字信号,再传输给计算机,并借助计算机的
5、处理手段,根据需要来修改图像。CCD通常以像素为单位。3.2光源的选择CCD应用系统可大致分为摄像和检测两种类型,不同类型对照明光源有不同要求。摄像是为了真实地记录景物的构造、状态和颜色,光源一般是日光或者大功率氙灯。检测系统一般有两种:一种是通过测量被检测物体的像来测量被检测物体的某些特征参数;另一种是通过测量被检物体的空间频谱分布确定被检物体的某些特征参数。对于前者,只要选用白炽灯或者卤钨灯作为照明光源就可以了;而对于后者,应选用激光照明,它能知足单色性好、相干性好、光束准直度高等方面的要求7。在实际测量中,采用了白炽灯光经黄绿色滤光片后所得的光作为光源,既有效地缩小了光的波长范围,又保证
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