牙体外形识别测量实验报告

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篇一：机器视觉测量实验报告
《机器视觉应用实验报告》
姓名黄柱汉
学号20XX41304523
院系机械与汽车工程学院
专业仪器仪表工程
指导教师全燕鸣教授
20XX年04月16日
华南理工大学实验报告
课程名称：机器视觉应用机械与汽车工程学院系仪器仪表工程专业姓名黄柱汉
实验名称机器视觉应用实验日期20XX.4.16指导老师全燕鸣
一、实验目的
主要目的有以下几点：
1.实际搭建工业相机、光源、被摄物体图像获取系统，自选Labview或matlab、halcon、niVision软件平台，用打印标定板求解相机内外参数以及进行现场
系统标定；
2.进行一个具体实物体的摄像实验，经图像预处理和后处理，获得其主要形状尺寸的测量（二维）
3.进行一个具体实物体的摄像实验，经图像预处理和后处理，识别出其表面缺陷和定位。

二、实验原理
“机器视觉”是用机器代替人眼来进行识别、测量、判断等。

机器视觉系统是通过摄像头将拍摄对象转换成图像信号，然后再交由图像分析系统进行分析、测量等。

一个典型的机器视觉系统包括照明、镜头、相机、图像采集卡和视觉处理器5个部分。

hALcon是在世界范围内广泛使用的机器视觉软件，拥有满足各类机器视觉应用的完善开发库。

hALcon也包含blob 分析、形态学、模式识别、测量、三维摄像机定标、双目立体视觉等杰出的高级算法。

hALcon支持Linux和windows，并且可以通过c、c++、c#、Visualbasic和Delphi语言访问。

另外hALcon与硬件无关，支持大多数图像采集卡及带有Directshow和Ieee1394驱动的采集设备，用户可以利用
其开放式结构快速开发图像处理和机器视觉应用软件，具有良好的跨平台移植性和较快的执行速度。

本实验包括对被测工件进行尺寸测量和表面缺陷检测。

尺寸测量是通过使用机器视觉来对考察对象的尺寸、形状等信息进行度量；缺陷检测是通过机器视觉手段来分析零部件信息，从而判断其是否存在缺陷。

尺寸测量和表面缺陷检测均可以通过边缘检测来实现。

图像边缘是指其周围像素灰度后阶变化或屋顶状变化的那
些像素的集合，它存在于目标与背景、目标与目标、区域与区域，基元与基元之间。

它具有方向和幅度两个特征。

沿边缘走向，像素变化比较平缓；而垂直于边缘走向，像素变化比较剧烈，而这种剧烈可能呈现阶跃状，也可能呈现斜坡状。

如图1所示，边缘上的这种变化可以用微分算子检测出来，通常用一阶或二阶导数来检测边缘。

不同的是，一阶导数认为最大值对应边缘位置，而二阶导数则以过零点对应边缘位置。

a)图像灰度变化
b)图像灰度一阶导数
图1图像灰度变化与导数c)图像灰度二阶导数在传统边缘检测方法里，基于一阶导数的边缘检测算子有Robert算子、sobel算子、prewitt算子等。

三、实验器材
meR-500-7um彩色数字相机,镜头位computar8mm,单个
像素尺寸2.2x2.2um；三脚架；30mm?30mm标定板,厚度3.8mm；计算机；被测工件；游标卡尺。

四、实验内容与步骤
1.实验内容：
(1)搭建视觉测量系统；
(2)采集标定板与被测工件图像；
(3)利用hALcon软件进行相机标定，同时分别对被测工件进行尺寸测量与缺陷检测。

2.待测对象描述：
尺寸测量与缺陷检测的对象是一块有五个开孔的小型
面板，如图2所示，面板表面较粗糙，对于光源系统及其背景选择有较高要求。

在使用中，开孔的作用是或者定位，若孔的尺寸过大(或过小)，会导致外接接口安装不稳定(或定
位不准确)。

同样，若存在不规则缺陷使得开孔过大(或过小)，亦会导致上述结果，故对此面板在使用前进行尺寸测量与缺陷检测是非常必要的。

图2被测工件图像
3.实验步骤：
(1)根据现场环境，选择合适的机架安放地点——光照
强度适合、稳定，安装位置平坦。

(2)利用扳手等工具，将三脚架、相机和镜头组装好。

其中尽量保持相机镜头的中心线与测量平面的法线平行；
(3)启动计算机，打开大恒图像采集软件。

将相机与计
算机连接。

(4)在测量平面上放置白色背景（白纸），将标定板放在白色背景上，调整标定板的位置，使得标定板完全落在相机视场内部，对标定板进行图像采集。

(5)通过平移、旋转或改变其与成像平面的夹角改变标
定板的位置，直至完成15次标定板图像采集工作，得到部
分标定板图像如图3所示。

ab
c
de
图3部分标定板图片f
(6)保持相机所有状态不变，放置好被测工件，根据被
测工件材质选择合适的背景色调，调整光源强度与打光方式。

对被测工件进行图像采集，视觉测量平台如图4所示。

图4视觉测量平台
(7)利用hALcon软件编写工件的尺寸测量程序，面板尺寸测量的流程如图5所示。

提取感兴
趣区域
摄像机标
提取边缘计算几何图像方法拟合
图5尺寸测量流程图
(8)测量缺陷几何参数：利用hALcon软件编写测量程序，流程如图6所示：
篇二：实验报告长度测量
实验题目：
(1)实验目的
学习米尺、游标卡尺、螺旋测微计和移测显微镜的结构、工作原理和使用方法，初步掌握实验数据记录、有效数字和误差计算规则以及对测量结果的表示方法。

(2)实验仪器
米尺、游标卡尺、螺旋测微计、移测显微镜。

(3)实验原理
①游标卡尺的工作原理
游标卡尺是利用主尺和副尺的分度的微小差异来提高
仪器精度的。

如图2.2.1-3所示的“十分游标”，主尺上单位分度的长度为1mm，副尺的单位分度的长度为0.9mm，副尺有10条刻度，当主、副尺上的零线对齐时，主、副尺上第n(n为小于9的整数)条刻度相距为n×0.1=0.nmm，当副尺向右移动0.nmm时，则副尺上第n条刻度和主尺上某刻度对齐。

由此看出，副尺移动距离等于0.1mm的n倍时都能读出，这就是“十分游标”能把仪器精度提高到0.1mm的道理。

其他类型游标卡尺的工作原理与上述相同。

图2.2.1-4
②螺旋测微计的工作原理
如图2.2.1-4所示，A为固定在弓形支架的套筒，c是螺距为0.5mm的螺杆，b为活动套筒,它和测微螺杆连在一起。

活动套筒旋转一周,螺杆移动0.5mm。

活动套筒左端边缘沿圆周刻有50个分度，当它转过1分度，螺杆移动的距离δ
=0.5/50=0.01mm，这样，螺杆移动0.01mm时，就能准确读出。

③移测显微镜
移测显微镜的螺旋测微装置的结构和工作原理与螺旋
测微计相似，所以能把仪器精度提高到0.01mm。

由于移测显微镜能将被测物体放大，因而物体上相距很近的两点间的距离也能测出。

(4)实验数据与处理(橙色字体的数据是在实验室测量
出的原始数据，其他数据是计算所得。

)
一、用米尺测量
①用米尺测量木条长度，米尺的量程2m，最小分度值
1mm。

单次测量：l=45.55(cm)Δl=0.10(cm)
=0.00946mm≈0.01mm
测量结果：l±uc(l)=15.51±0.06(cm)=(1.551±0.006)×10-1(m)
二、用游标卡尺（千分尺）测量铜套的高h、外径D、
内径d等基本量度，估算各直接测量量的不确定度。

计算出物体的体积，估算不确定度。

=0.00955mm≈0.01mm
同样可以计算出uA(D)=0.00843mm≈0.01mm，
uA(d)=0.00989mm≈0.01mm，
计算铜套的体积及其不确定度：
V=?2(D?d2)?h=4063.73mm3=4.0637×10-6(m)4
222??VVV?u(V)??u(D)u(d)u(h)Ddh?
?(u(D))2?((d))2?[(2?2)u(h)]2
224(式中的不确定度u(D)u(d)u(h)代入c类不确定度) =21.68mm3-9
三、用螺旋测微器（外径用千分尺）测量小铁球的直径D，并计算其体积V?
43?3?r?D
36
4?3.142V??r3?D3??5.0063=65.68574926≈
65.69mm3(不要求计算体积V的不确定度)366
四、用移测显微镜测量（量程100mm、最小分度值0.01mm）毛细管直径
D=│A-b│，计算A类不确定度uA也就是平均值标准偏差?。

测量结果：玻璃毛细管内的直径d±uA=0.337±
0.008(mm)=(0.337±0.008)×10-3(m)
实验感想：写出自己实验时所获得的启示或掌握的知识。

注意：写实验报告必须用专用的A4实验报告纸，不能
用其他形式的作业本信纸方格纸等，并且一定要写上班别、学号、组别、实验题目、实验日期等内容。

并且要与预习报告装订在一起交
篇三：实验报告基本测量
实验题目：1、实验目的
（1）掌握游标卡尺的读数原理和使用方法，学会测量
不同物体的长度。

（2）掌握千分尺（螺旋测微器）和物理天平的使用方法。

（3）测量规则固体密度。

（4）测量不规则固体密度。

（5）学会正确记录和处理实验数据，掌握有效数字记录、运算和不确定度估算。

2、实验仪器
游标卡尺(量程：125mm，分度值：0.02mm，零点读数：0.00mm)、螺旋测微计(量程：25mm，分度值：0.01mm，零点读数：-0.005)、物理天平(量程：500g，感量：0.05g)、温度计(量程：100℃，分度值：1℃)。

3、实验原理
1、固体体积的测量
圆套内空部分体积V空＝πd2内h／4圆筒材料的体积
V＝圆筒壁的体积=
?2
(D?d2)?h4
2
2
22D2uD2??2D12uD1??uh?2uV22其相对不确定度计算公式为：()??2
2?2V?D2?D1??D2?D1??h?
u
不确定度为：uV?V?V
V
①游标卡尺的工作原理
游标卡尺是利用主尺和副尺的分度的微小差异来提高仪器精度的。

如图1所示的“十分游标”，主尺上单位分度的长度为1mm，副尺的单位分度的长度为0.9mm，副尺有10条刻度，当主、副尺上的零线对齐时，主、副尺上第n(n为小于9的整数)条刻度相距为n×0.1=0.nmm，当副尺向右移动0.nmm时，则副尺上第n条刻度和主尺上某刻度对齐。

由此看出，副尺移动距离等于0.1mm的n倍时都能读出，这就是“十分游标”能把仪器精度提高到0.1mm的道理。

钢珠(球)的体积V?
4??r3?D336
②螺旋测微计的工作原理
如图2所示，A为固定在弓形支架的套筒，c是螺距为
0.5mm的螺杆，b为活动套筒,它和测微螺杆连在一起。

活动套筒旋转一周,螺杆移动0.5mm。

活动套筒左端边缘沿圆周刻有50个分度，当它转过1分度，螺杆移动的距离δ
=0.5/50=0.01mm，这样，螺杆移动0.01mm时，就能准确读出。

③移测显微镜
移测显微镜的螺旋测微装置的结构和工作原理与螺旋测微计相似，所以能把仪器精度提高到0.01mm。

由于移测显微镜能将被测物体放大，因而物体上相距很近的两点间的距离也能测出。

2、固体和液体密度的测量(1)流体静力称衡法
①固体密度的测定，设用物理天平称衡一外形不规则的固体，称得其质量为m，然后将此固体完全浸入水中称衡，称得其质量为m1，水的密度为ρ0，则有:
ρ固=mρ0/(m-m1)②液体密度的测定
先用物理天平称衡一固体，称得其质量为m，然后将此固体完全浸入水中称衡，称得其质量为m1，若
将该物体再浸入待测液体中进行称衡，设称得其质量为m2，水的密度为ρ0，则有:
ρ液=ρ0(m-m2)/(m-m1)
(2)用比重瓶测液体的密度，设空比重瓶的质量为m1，充满密度为ρx3待液体时的质量为m2，充满和该液体同温
度的蒸馏水时的质量为m3，比重瓶在该温度下容积为V，水的密度为ρ0，则ρ=ρ0(m2-m1)/(m3-m1)
3、实验内容及数据记录表格
一、用游标卡尺（千分尺）测量铜套的高h、外径D、内径d等基本量度，估算各直接测量量的不确定度。

计算出物体的体积，估算不确定度。

表1-2游标卡尺(量程125mm、最小分度值Δ仪=0.02mm、零点读数0.00mm)测量铜管外形尺寸
=0.0046mm≈0.01mm
同样可以计算出uA(D)=0.00843mm≈0.01mm，
uA(d)=0.00989mm≈0.01mm，ub=
?仪/0.02/==0.01mm
(uA(h))2?(ub)2(uA(D))2?(ub)2
=0.0150mm≈0.01mm,
uc(h)=uc(D)=uc(d)=
=0.0123mm≈0.01mm，=0.0141mm≈0.01mm，
(uA(d))2?(ub)
2
计算铜套的体积及其不确定度：
?2
(D?d2)?hV=4=9128.02mm3=9.1280×
10-6(m)??VVV?u(V)??u(D)u(d)u(h)?
??Ddh?
2
2
2
?(u(D))2?((d))2?[(2?2)u(h)]2
224
=22.45mm3=22.45×10-9(m)
测量结果为：铜套的体积V=(9.13±0.02)×10-6(m)
二、用螺旋测微器（外径用千分尺）测量小铁球的直径D，并计算其体积V?最小分度值Δ仪=0.01mm，系统误差=仪器的零点读数=-0.005mm43?3?r?D36
钢珠的直径为：D=9.532±0.006
uA(D)?
?(Di?)2/n(n?1)?
i?1
n
?(h
i?1
6
i
?)2/6?(6?1)
=0.004
ub=
?仪/0.01/==0.006mm
(uA(D))2?(ub)2
=0.0072mm≈0.01mm，
uc(D)=
V=3.142/6×9.542×9.542×9.542=454.9599494≈454.96mm3
三、用物理天平测量固体和液体的密度。

1、由静力称衡法求固体铜的密度。

m1—待测物在空气中的质量m２—待测物在水中称衡的质量ρ水—当时水温度下水的密度计算ρρ水－２=(0.99747×103×123.65×10-3)÷[(123.65-108.90)×10-3]=8.3618×
103(kgm-3)=8.3618(gcm-3)
不确定度：因为本实验所有数据都是单次测量，所以只算b类不确定u(m)=ub=?仪/3=0.05/3=0.03g
??22
??水??m1?m2??m1?m1?m2水??m2?m1?m20.499?m1 ??2
??水??m1?m1?m20.567?m2
22
u(?)??u(m)?1??m???m???u(m2)??1??2??
22
?水
(m1?m2)2
?(?m2)2u(m1)?m12u(m2)2
2
2
2
?u(m)mm??
?1??2??0.03?
0.499
2
?0.5672?0.023(g?cm?3)
测量结果的报道：
-3-3
待测固体的密度为：ρ=8.362±0.001(gcm)=8.362(1±0.1%)(gcm)。

2、用静力称衡法测液体密度
m1—待测物在空气中的质量m２—待测物在水中称衡的质量量，ρ水—当时水温度下水的密度，
m3—待测物在液体中称衡的质
=0.99747×(123.65-111.40)÷
(123.65-108.90)=0.828(gcm-3)
不确定度：因为本实验所有数据都是单次测量，
所以只算b类不确定u(m)=u(m)=ub=?仪/=0.05/=0.03g ??2
??水m2??m3?m1?m2??0.011?m1
??2
??水?m1?m3??m1?m2??0.056?m2
??
??水(?1)?m1?m20.068?m3
222???????????u(?)??u(m)?u(m)?u(m)1 23??mmm?
?1??2??3??水222
??((本文来自：博旭范文网:牙体外形识别测量实验报告)m3?m2)2u(m1)?(m3?m1)2u(m2)?(m2?m1)2u(m3)2(m1?m2) u(m)???m??????m??????m??
?1??2??3??0.03?
2
2
2
222
0.011
2
?0.0562?0.0682?0.003(g?cm?3)
测量结果的报道：
-3-3
酒精的密度为：ρ=0.828±0.003(gcm)=0.828(1±0.2%)(gcm)。