引言

隨著三維設計軟件常利用對系統模擬優化分析、路況的反饋和理論的計算，能夠設計出高水平曲面異形線和截面，以及工藝的問題。加之機床的性能越來越高，使得異形曲面的機械在線加工得到廣泛的運用與實現，因此，對異形曲面的在線檢測顯得越來越重要。由于測量設備及檢測的手段不同，可以設計出各種不同的測量方案，但是哪種設計方案能最經濟地保證測量精度要求，從而達到設計的目的，是測量設計必須研究的問題。

1 系統設計思想及基本算法

1.1 三維異面設計思想

基于對異形面加工精度高，且要解決在微機上通過攝影構造一個表現復雜的三維圖模型問題，該模型應該滿足以下條件：保值性好，以保證表現出的攝影的直觀效果圖符合客觀實際情況；模型應得到龐大的數據量能在主控芯片上處理；能處理不規則的異面曲面的邊緣像素問題；處理好因攝像頭位置的放置產生的消隱問題。

為滿足上述問題，本設計采用電荷耦合器件與光學器件對異面進行攝像測量，并將光電測量的通過單片機進行處理，其工作過程是將測量異性曲面置于均勻照明的可控背景前，將圖像采集到單片機系統中，按照一定的算法計算出其異性曲面的幾何參數，將其處理、顯示和存儲，其測量系統系統組成如圖1所示。

1.2 檢測圖像邊緣像素的處理

在機床對曲面的在線加工過程中，對曲面模型的構建時，不僅要處理規則區域，而且還能夠處理不規則邊緣問題，由于測量異形曲面圖像邊緣附近的亮度變化較大，所以可以把那些在鄰域內，灰度變化超過某個適當閾值TH的像素點當作邊緣點。以該點做平行截面，由于構建截面保值性好，連接光滑，與坐標系的選擇無關系的曲線來擬合，故采用分段參數三次曲線，整體到二階導矢連續曲線。同時，由于曲線邊緣的閥值無法進行中心平滑，只能采用非對稱滑動平均法來補充數據。

假設動態平滑閥值數據yk來說，對于時間序列xk（xk為動態動態檢測數據時間序列，k=1，2，3，…，n），取m 個相鄰數據進行加權平均，獲得的數據平滑后序列總平滑數m 的正整數，要求p+q+1=m.對邊緣閥值點，假設m=5 則取前端5 個值或后端5 個值與前系數乘積求y1y2或ynyn-1且yn與y1;yn-1與y2的權系數相同，見表1.

2 模塊設計

2.1 主動實時自動檢測系統其過程CCD實時采集視頻數據傳送到視頻圖像處理器，并將其模數處理，通過數據總線傳輸到主控芯片處理結果，如圖2所示。

2.2 軟件設計與算法優化的實現

由于考慮軟件的實用性，即軟件的性能滿足生產的實際需要，以及軟件的運行環境（硬、軟件）應符合實際條件，本系統采用數值的穩定算法，以提高計算結果的精確性；采用模塊化設計方法，便于程序的維護、調試、可讀性以及合理性，提高軟件的開發效率；正確、適當地運用程序設計技巧以提高程序的運算速度、減少運算誤差和提高運算的可靠性；根據系統的特點，采用高級語言與低級語言搭配，即整個系統的控制以及數字圖像處理是用C程序實現，這無疑提高了程序的可讀性和可移植性，而匯編程序主要是實現系統的各部分接口的初始化。為了改進上述的不足，在深入研究處理系統和算法后，針對硬件結構特點，研究適合在硬件中高效運行的改進算法，滿足實時處理的要求。其程序流程如圖3所示。

3 結語

可以看出，該系統投資少，自動化程度高，實用性強，操作簡便，既提高了異型曲面的檢測精度又滿足實時性、經濟性能要求，同時降低了生產、研究成本，提高了生產和工作的效益。