автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Разработка и исследование новых методов цифровой обработки оптических изображений прозрачных трубок

003465830

На правах рукописи

СТАРОСТИН ЕВГЕНИЙ МИХАЙЛОВИЧ

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ МЕТОДОВ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПРОЗРАЧНЫХ ТРУБОК

Специальность 05.11.07 -Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Г) 9 ' Г 5

Москва - 2009

//

003465830

, Работа выполнена в филиале государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" в г. Смоленске.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Зиенко Станислав Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Григорьев Андрей Андреевич

кандидат технических наук, доцент Фотиев Юрий Анатольевич

Ведущая организация: НПО «Оптика», г. Москва

Защита диссертации состоится "/41" 200 4 года в часов

на заседании диссертационного совета Д.212.143.03 при Московском государственном университете геодезии и картографии по адресу: 105064, Москва, Гороховский переулок, д.4 (зал заседаний диссертационного совета).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК).

Автореферат разослан "_"_20_года.

Учёный секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Прозрачные трубки являются одним из наиболее широко используемых классов изделий современной стекольной промышленности. Они применяются в приборостроении, в лазерной технике, в энергетике, в измерительном оборудовании, в строительстве, в химической промышленности, в медицине, фармакологии и биологии. Стеклянные трубки также широко используется в светотехнике при изготовлении стартеров, люминесцентных ламп (ЛЛ), а также других источников света.

В условиях современного производства, функционирующего в жесткой конкурентной среде, на первый план выдвигаются вопросы качественного контроля и/или измерения геометрических параметров вырабатываемых на производстве изделий. В случае прозрачных трубок определяющими параметрами являются, в первую очередь, наружный и внутренний диаметры, а также тол-щинастенки.

Г еометрические размеры прозрачных трубок необходимо выдерживать в определенных границах, во-первых, с целью упрощения технологических операций на последующих этапах производства. Так, например, точность измерения наружного диаметра трубки-колбы ЛЛ влияет на качество последующей сборки ламп. Таким образом, процесс измерения геометрических параметров трубок определяет эффективность производства и, в конечном итоге, себестоимость выпускаемого изделия. Во-вторых, геометрические параметры трубки определяют качество конечного продукта. В частности, при изготовлении ЛЛ эллипсность, внутренний диаметр и толщина стенки колбы определяют важные светотехнические и эксплуатационные характеристики ламп. Таким образом, разработка и внедрение измерительных устройств, использующих современные достижения в области оптико-электронной и вычислительной техники, позволяют повысить конкурентоспособность производства.

В последние годы, в связи с бурным развитием вычислительной техники, все большее распространение находят системы, в которых обработка измери-

тельной информации осуществляется автоматически с помощью компьютеров в соответствии с определенными алгоритмами. Для измерения геометрических параметров при этом представляется перспективным использование видеосистем, позволяющих передавать оптическое изображение, несущее информацию о геометрических размерах исследуемых объектов, в компьютер для последующей цифровой обработки.

Предметом исследования работы являются методы получения и дальнейшей компьютерной обработки оптических измерительных сигналов в устройствах, предназначенных для определения геометрических параметров прозрачных трубок.

Цель работы - разработка и исследование новых методов получения и цифровой обработки оптических изображений прозрачных трубок для измерения их геометрических параметров.

Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:

1) выполнен аналитический обзор литературных и патентных источников известных оптических методов и средств измерения геометрических параметров прозрачных трубок, проведен их анализ, установлена возможность их усовершенствования за счет использования современных компьютерных методов обработки изображений;

2) разработаны и исследованы новые методы измерения диаметров, эл-липсностей и несоосности образующих наружной и внутренней стенок прозрачной трубки;

3) получена аналитическая зависимость, описывающая взаимосвязь диаметра трубки и размера и формы следа лучей на экране, создаваемого при освещении трубки плоским пучком лучей;

4) найдены новые способы цифровой обработки изображений теневой проекции трубки, ее поперечного сечения, а также следа отраженных от ее поверхности лучей на экране;

5) практически реализованы предложенные методы и схемотехнические решения.

Научная новизна.

1. Новый метод измерения диаметра трубок - метод отображения, отличающийся от известных проекционных методов тем, что обработке подвергается изображение следа широкого пучка лучей, получаемого на экране при отражении от поверхности трубки плоского пучка излучения.

2. Новый метод обработки изображения теневой проекции прозрачной трубки, который позволяет повысить помехоустойчивость измерительного устройства за счет применения специально полученных дифференцирующих масок.

3. Новый метод обработки изображения поперечного сечения трубки, который впервые позволил определять не только диаметры наружной и внутренней стенок трубки, как в известных методах, но также их эллипсность и несоосность.

Научное значение работы состоит в разработке и исследовании новых методов цифровой обработки изображений прозрачных трубок и их отображений, а также в разработанных на их основе методах измерения геометрических параметров трубок.

Практическая ценность результатов работы заключается в предложенных схемах устройств, реализующих разработанные методы измерения геометрических параметров стеклянных трубок. Научные результаты работы были реализованы в действующих макетах устройств, а также в оптико-электронном измерительном комплексе, позволяющим в автоматическом режиме на технологических линиях вытяжки осуществлять измерения наружного диаметра трубок и выдавать исполнительные сигналы на устройства разбраковки и отображения информации, который был разработан, изготовлен и внедрен в стекольное производство ОАО «ОСРАМ» (г. Смоленск) при непосредственном участии автора.

Результаты научно-технических разработок могут быть использованы для измерения геометрических параметров стеклянных трубок, предназначенных для светотехнической промышленности, энергетики, измерительной техники, химии, медицины и т. п., и, кроме того, при измерении параметров непро-

зрачных изделий, в том числе нефтегазовых труб, труб водоснабжения и отопления.

Достоверность результатов диссертационной работы подтверждается данными экспериментов и компьютерного моделирования, а также результатами внедрения разработок на ОАО «ОСРАМ» (Акт о внедрении научных положений и выводов диссертации от21.12.2007 г.).

Апробация работы.

Основные результаты докладывались на научных семинарах кафедры «Оптико-электронные системы» филиала Московского энергетического института (технического университета) в г. Смоленске, на III, IV и V межрегиональных научно-технических конференциях «Информационные технологии, энергетика и экономика» (г. Смоленск), XII международной конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва) и III международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» (г. Орел).

Публикации.

Результаты проведенных исследований отражены в восьми научных работах, в том числе в двух рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК. По результатам разработок автора подана заявка на патент 2071143578, РФ G01 В11/08 (принята к рассмотрению 27.11.2007.) «Способ измерения диаметра объектов цилиндрической формы с направленно отражающей поверхностью».

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа изложена на 138 страницах, иллюстрирована 58 рисунками и 10 таблицами и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 90 наименований и пяти приложений на 16 страницах.

На защиту выносятся:

1) новый метод измерения диаметра - метод отображения, основанный на получении и обработке оптического изображения, создаваемого на экране следами лучей, отраженных от поверхности трубки при ее освещении плоским пучком;

2) новый метод цифровой обработки изображения поперечного сечения трубки, позволяющий определять диаметры, эллипсности и несоосность наружной и внутренней стенок трубки;

3) разработанный метод цифровой обработки изображения теневой проекции прозрачный трубки, обеспечивающий высокую точность измерения при наличии повышенного уровня помех;

4) практическая реализация новых методов и их решений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, определены цель и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая ценность работы, приведены результаты, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены известные оптические методы и реализованные на их основе устройства, предназначенные для измерения геометрических параметров прозрачных трубок.

Целью главы является определение основных достоинств и недостатков существующих методов измерения, их анализ с тем, чтобы определить перспективные направления исследования и пути усовершенствования известных методов за счет применения методов цифровой обработки изображений.

Схема оптического измерения (рис. 1) включает первичный преобразователь (ГШ), преобразующий измеряемую величину (ИВ) в оптический измерительный сигнал (ОИС), который несет в себе информацию об ИВ. В качестве ПП может выступать оптическая система (ОС) формирующая оптическое изображение объекта измерения (ОИ), которое в свою очередь, и является ОИС. Как правило, форма, в которой представлен ОИС, не удобна для последующей

обработки. В связи с этим возникает необходимость применения датчика-преобразователя (ДП), который представляет собой устройство, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации (СИИ) в форме, удобной для его передачи в устройство обработки информации (УОИ).

Рис.1. Схема оптического измерения

В результате аналитического обзора установлено, что по способу первичного преобразования большинство оптических методов измерения геометрических параметров прозрачных трубок могут относиться к одной из четырех основных групп: метод теневой проекции, метод световой проекции, метод поперечного сечения и метод преломления.

По типу используемого ДП измерительные устройства можно подразделить на устройства с одноэлементным фотоприемником, с многоэлементным (одно- или двухкоординатным) фотоприемником, а также с видеодатчиком, который представляет собой устройство, включающее объектив, матричный или линейный фотоприемник и устройство первичной обработки изображения. Одноэлементные фотоприемники, как правило, требует применения оптико-механической системы развертки светового пучка, что повышает стоимость устройства, ухудшает ее надежность и стабильность работы; более предпочтительным является использование многоэлементных фотоприемников. В последние годы в качестве фотоприемных устройств часто используют видеодатчики; такие устройства хорошо интегрируются в современные вычислительные системы и позволяют существенно упростить конструкцию измерительного устройства.

В результате проведенного обзора, было показано, что для решения поставленной задачи наиболее перспективными являются три группы методов измерения: метод теневой проекции, метод поперечного сечения и метод световой проекции.

Для измерения наружного диаметра, особенно в условиях производства, наиболее простыми и надежными являются устройства, работа которых основана на методе теневой проекции.

Метод поперечного сечения может быть использован для измерения не только диаметров и толщины стенки трубки, как в известных устройствах, но также эллипсности и несоосности профильных кривых сечения.

Основным недостатком метода световой проекции является погрешность, обусловленная отклонением от опорной плоскости лучей, участвующих в построении проекции. Показано также, что данную погрешность можно уменьшить, если подвергать компьютерной обработке оцифрованное с помощью видеодатчика изображение экрана, на котором спроецированы следы широкого пучка лучей, отраженных от поверхности трубки.

Вторая глава посвящена разработке метода, который позволяет осуществлять измерение параметров стеклянных трубок посредством обработки цифрового изображения, сформированного на экране отраженным от поверхности трубки плоским пучком лучей. Применение такого подхода позволяет уменьшить погрешность метода световой проекции, возникающую за счет отклонения от опорной плоскости лучей, участвующих в построении проекции.

Если освещать поверхность трубки плоским веерообразным пучком лучей (толщина пучка значительно меньше его ширины) таким образом, чтобы пучок пересекал ее, в отраженном пучке каждому падающему лучу и, следовательно, каждой точке поверхности будет соответствовать «свой» отраженный луч. Если на пути отраженных лучей поставить экран, то каждый отраженный луч оставит на нем след. Этот след можно рассматривать как отображение соответствующей точки поверхности на плоскости. Не вызывает сомнения, что между координатами точек поверхности и отображения существует однозначная взаимосвязь, позволяющая по известным координатам одной точки находить координаты другой.

Для формирования отображения на экране предложено устройство, которое состоит из следующих элементов (рис. 2): осветителя (включающего источник излучения 1 и анаморфотную телескопическую оптическую систему 2,

формирующую веерообразный пучок световых лучей); экрана 4, на который падают лучи, отраженные на поверхности исследуемой трубки 3; видеодатчика 5 с двухкоординатным фотоприемником, осуществляющего анализ и первичную обработку информации о форме и параметрах кривой-отображения. После захвата изображения, сформированного на экране, и его оцифровки с помощью видеодатчика информация передается в компьютер, где осуществляется ее последующая обработка с целью вычисления диаметра.

Для получения уравнения создаваемой на экране кривой-отображения, была рассмотрена схема, представленная на рис. 3. Здесь световые лучи выходят из точки А и падают на поверхность цилиндра радиуса И, ось которого совмещена с осью г декартовой системы координат. Плоскость, в которой лежат лучи, наклонена к оси г и, следовательно, к направляющим цилиндра под углом о. Длина луча А7.с равна I; (? - расстояние от начала координат до точки

(точка пересечения экрана с осью г); А' - вектор нормали к поверхности в точке падения луча: А/*; ЛД' - точки падения луча соответственно на поверхность цилиндра и на экран.

Щ 7

Рис. 3. К выводу формулы (1)

Из анализа хода лучей на рис. 3 с учетом переноса начала системы координат в точку Z? было получено параметрическое уравнение плоской кривой, образованной пересечением отраженных лучей с плоскостью экрана:

2„(-2/cos2/sina-tfcos/ + /sina) , .

= —2--1- 21 cost sin a + 2« cost -/sin a;

n , cosa ,

«cos/-+ /COSCT

sincr

(I)

Z (-2/cos/sin/sina-flsin/)

cos a ,

Rcost-+ /COSCT

iina

-+2/cosfsin(sina + 2/?sini,

где параметр I представляет собой угол между положительным направлением оси х и радиус-вектором точки сечения цилиндра пучком лучей. В общем случае эта кривая имеет две петли (рис. 4). На рисунке Мк' - текущая точка (след луча) на экране; Мд' - точка экстремума, являющаяся световой проекцией опорного луча А'/.с на экран. Для поставленной задачи интерес представляет только левая часть внешней петли (показана сплошной линией), где параметр I принимает допустимые значения. Часть кривой, показанная пунктиром, соответствует мнимым лучам, отраженным от внутренней поверхности бесконечно тонкого прозрачного цилиндра.

Рис. 4. Следы лучей, отраженных на внешней (1) и внутренней (2) цилиндрических поверхностях, на плоскости

Применение параметрического уравнения (1) для решения обратной задачи - восстановления образа по отображению - вызывает значительные затруднения. С этой целью полученную кривую-отображение предложено аппроксимировать зависимостью

[(* + af + ку2 - 2а(х + а)]2 - (2Л)2 • [(х + а)2 +уг] = 0, (2)

где a = (Q- /cosa) ■ tga; к - близкий к единице корреляционный коэффициент, приближающий аппроксимирующую кривую (2) к действительной кривой (1).

С целью повышения точности, значение диаметра предлагается вычислять для относительно большого количества точек на кривой в окрестности экстремума и окончательный результат находить усреднением:

где ( - номер измерения, п - количество измерений, П - искомый диаметр (О = 2 Я).

Следует отметить, что координаты точек исследуемой кривой (1) и аппроксимирующей кривой (2) различаются тем меньше, чем ближе полярная координата I приближается к л, а точки экстремумов кривых при /. = л совпадают. Поэтому, если в процессе измерения существует возможность определить координаты точки экстремума Л/0', то измерять координаты (х,у) других точек не требуется. Это приводит к упрощению расчетов и, как следствие, увеличению быстродействия измерительного устройства. В этом случае диаметр поверхности можно определить по координате х единственной точки (координата у точки Л/0' равна нулю):

D= х-а. (4)

Для цифровой обработки оцифрованного изображения кривой разработан алгоритм, включающий этапы фильтрации нижних частот, бинаризации, морфологической обработки (закрытие и скелетизацию), определения координат точек объекта и вычисления диаметра по формулам (2, 3) или (4). Программа, написанная согласно разработанному алгоритму, реализована в пакете MatLab 7.

С целью проверки разработанного метода осуществлено компьютерное моделирование условий эксперимента в программном пакете 3DS Мах 8, в результате которого установлено, что погрешность измерения, определяющаяся аппроксимацией и влиянием обработки изображения, составляет 1-1,5%. По результатам разработок подана заявка на патент 2071143578, РФ G0I В11/08.

Целыо третьей главы является разработка устройства измерения наружного диаметра трубок-колб ЛЛ в процессе вытяжки и его внедрение в производство.

Среди геометрических параметров колб ЛЛ именно наружный диаметр имеет первостепенное значение, так как он оказывает существенное влияние на последующие операции сборки ламп. Исходя из результатов литературного и патентного обзора, сделан вывод, что наиболее оптимальным для измерения данного параметра является использование метода теневой проекции. Приме-

нение измерительного устройства в условиях производства накладывает дополнительные требования к быстродействию и помехоустойчивости.

Был разработан метод, основанный на получении изображения теневой проекции с помощью двухкоординатного фотоприемного устройства и его цифровой обработке, включающей этапы кадрирования («обрезания» изображения по краям), бинаризации, фильтрации шумов, определения угла наклона трубки и поворота изображения на этот угол с использованием преобразования Хафа (Hough transform). На последнем этапе разработанного алгоритма осуществляется вычисление диаметра из высоты прямоугольника, описывающего теневое изображение исследуемой трубки. Метод позволяет уменьшить погрешность измерения, вызванную наклонами трубки. Однако процесс обработки двумерного изображения достаточно трудоемок, что ухудшает быстродействие устройства измерения, и как следствие, ограничивает возможность его применения в условиях производства. Таким образом, более целесообразным является применение видеодатчиков с линейным фотоприемником.

Был исследован метод, в котором подход к измерению диаметра заключается определении координат границ полученного с помощью линейного фотоприемника изображения трубки. В качестве границ принимают самую левую и самую правую точки, соответствующие уровню яркости 0,5gcp, где gcp - усредненная по всем элементам изображения яркость. Проведенные исследования показали, что метод имеет ряд недостатков: нестабильность уровня средней яркости в кратковременный период за счет импульсных помех и в длительный период за счет запыленности и расфокусировки объектива, неизбежных в условиях производства. Иными словами, разработанный метод обладает низкой помехоустойчивостью, что ограничивает его применение.

Указанные недостатки определили необходимость разработки альтернативного способа определения координат краев теневого изображения трубки. В основу разработанного метода положен поиск в изображении участков с максимальным изменением яркости, или, иными словами, определении точек максимальной крутизны на графике распределения яркости. Предложено определять такие участки дифференцированием сигнала. В случае, когда яркость g за-

дана в виде последовательности дискретных значений, производная приближенно может быть получена с помощью выражения

dx х:

где дг, и x,-i соответственно текущая и предыдущая линейные координаты точки в пикселах. Проведенные исследования показали, что наилучшая помехоустойчивость обеспечивается, если осуществлять дифференцирование скользящим окном с маской Мг = 'А[\, 0,-1] или Л/2' = 'Л[-1, 0, 1]. На рис. 5а показано изображение стеклянной трубки, полученное с помощью видеодатчика с линейным фотоприемником (для наглядности строка продублирована 250 раз), на рис. 56 - график распределения яркости в изображении, на рис. 5в - результат дифференцирования маской Л/2.

Непосредственно в процессе измерения удобно, чтобы как левая, так и правая границы определялись максимумами первой производной. Эта задача решается разбиением изображение на 2 части, при этом правую часть обрабатывают маской Л/2, а левую - маской Л/2'. Координаты границ теневого изображения исследуемой трубки в этом случае определяют по максимумам суммарной функции dg(x)/dx.

Разработанный метод положен в основу производственного комплекса автоматизированного контроля диаметра трубок JIJ1 на линиях вытяжки ОАО «ОСРАМ». Структурная схема комплекса представлена на рис. 6.

Основным блоком системы контроля диаметра является теневое измерительное устройство (измеритель), которое включает в себя установленные на оптической скамье осветитель и оптико-электронную систему регистрации теневого изображения (видеодатчик) с'линейным ФПЗС, содержащим 2048 светочувствительных ячеек.

х, пкд в

Рис. 5. Изображение стеклянной трубки (о), график распределения яркости в изображении (б) и результат дифференцирования (в)

Данные от видеодатчика передаются в контроллер, где, согласно описанной выше методике, осуществляется обработка оцифрованного изображения. С регистров контроллера по запросу промышленной ЭВМ (ПрЭВМ) передается пакет данных, содержащих массив сигнала, полученного от видеодатчика, атак же координаты левой и правой границ объекта на теневом изображении. Регистры контроллера обновляются каждые 384 мке; таким образом, дискретные измерения осуществляются с частотой 2604 раза в секунду.

Линия Кч2

Линия №3

Рис. 6. Структурная схема комплекса измерения диаметра трубок-колб ЛЛ

В памяти ПрЭВМ хранится программа, которая на основании полученных от контроллера данных выполняет ряд процедур:

1) вычисление диаметра трубки О, для каждого дискретного измерения;

2) обработка последовательности измерений (динамического массива) {Д} фильтром нижних частот для демпфирования всплесков, возникающих в момент скола трубки и вследствие ряда других технологических причин;

3) определение, на основании результатов расчетов, попадает ли диаметр контролируемого изделия в заданный диапазон, и выставление на выходе последо-

вательного порта ПрЭВМ сигнала на устройство разбраковки: «О» - годная трубка, «1» - брак;

4) вывод с выходов параллельного порта ПрЭВМ данных на светодиодный шкальный индикатор, которой позволяет оператору производственной линии следить за качеством работы линии вытяжки в непосредственной близости от органов управления;

5) формирование базы данных, содержащей размеры диаметров, усредненные по длине отреза трубки;

6) получение от сервера набора данных, устанавливающих условия измерения и параметры контролируемого изделия;

7) передача через определенный промежуток времени базы данных на сервер.

Для синхронизации работы измерительной системы и узла скола используется оптико-электронный датчик положения, с выхода которого через преобразователь уровня на вход последовательного порта ПрЭВМ поступает строб, сигнализирующий о прохождении ножом определенного положения.

Подобным образом реализованы системы на трех производственных линиях, каждая из которых по локальной сети связана сервером. Результаты контроля выводятся на дисплей сервера в виде диаграмм, которые за разные промежутки времени отображают количество (в штуках и процентах) годных трубок и трубок с диаметром больше максимально допустимого и меньше минимально допустимого.

Проведенные оценки показали, что величина абсолютной погрешности измерительного устройства при работе на технологических линиях лежит в пределах ± 25 ... ± 28 мкм. Внедрение разработанной системы позволило повысить эффективность производства: экономический эффект от внедрения составил 407620 рублей, срок окупаемости - 1,8 года, что подтверждено Актом о внедрении научных положений и выводов диссертации от 21.12.2007 г.

Четвертая глава посвящена разработке метода измерения геометрических параметров поперечного сечения трубки. В результате проведенного аналитического обзора установлено, что известные устройства, основанные на методе поперечного сечения, позволяют определить диаметры и толщину стенки

трубки. Целью главы является расширение возможности метода за счет определения не только указанных параметров, но и эллипсности образующих наружной и внутренней поверхностей, а также их нссоосности.

В общем случае профильные сечения наружной и внутренней поверхностей трубок, полученных в процессе вытяжки, по форме наиболее близки к эллипсу. Поэтому, для более полного и точного описания сечения трубки после получения и оцифровки оптического изображения поперечного сечения необходимо аппроксимировать ее границы уравнениями, описывающими эллипс, при этом для определения параметров профильных кривых необходимо использовать общее уравнение кривых второго порядка

Ах2 + 2Вху + Су2 + Юх + 2 Еу + Н = О,

(6)

х У .

а затем приводить его к каноническому виду —+тт = 1.

Ь2

Разработан математический аппарат и алгоритм решения сформулированной задачи, который содержит 3 этапа.

1)3ная координаты точек (х\,у\) ... (х„,у„) исследуемых кривых в декартовой системе координат ДСК, находят коэффициенты А, В, С, Д Е и Н уравнения (6), для чего решают переопределенную систему п уравнений

„2 „2

*1У, У,2

2х:

X '/П -/л

■ 2хЫ в -я

с = -н

,2х„ Б -н

■Уп

(7)

где свободному члену придают любое (ненулевое) значение, например /7=1.

2) Находят ДСК|, в которой оси эллипса параллельны осям системы координат, а уравнение кривой не содержит члена, составленного из произведения различных координат: х^. При этом слагаемое 2Вху исключают поворотом ДСК на угол а. Таким образом, получают систему ДСК|, координаты которой Л| и связаны координатами .т и у системы ДСК соотношением

>, = .г151па->'|со5а.

1,2 В

где а= 2агс1ёТГс'

Переход от старых координат к новым определяется соотношением

О

А эт2 а + Ссоэ2 а - 2В со$а ■ а £> соб а + Е бш а ^сова-Оэта Н

( 1

В,

С,

А

\

(9)

3) При помощи параллельного переноса ДСК; находят ДСК2. в которой уравнение кривой будет иметь простейший вид. Координаты точки в этих двух

системах связаны соотношениями и = у2-. Начало координат

ДСК2 в ДСК|, таким образом, переносится в точку с координатами

- в..

4'

__Е1 Ус, \ ~ г '

(10)

В результате преобразований уравнение кривой принимает вид

4,^,+с2.у22 + //2=о. (П)

Переход к новым коэффициентам осуществляют согласно уравнению

Л

Аг\

Сг

А

о о

(12)

■1 / ^и

где Нг г 0, а знаки А\ и С| одинаковы и противоположны знаку Нг. Из (11) получают выражения для нахождения длин полуосей:

И± V

ь = .~

и\

с2

Был разработан и изготовлен макет устройства, в котором оптическое изображение поперечного сечения трубки оцифровывается с помощью видеодатчика с двухкоординатным фотоприемником и передастся в компьютер, где осуществляется его обработка и вычисления. Алгоритм предварительной обработки включает этапы фильтрации нижних частот (сглаживание), бинаризации и морфологической обработки.

По завершении предварительной обработки изображения программа осуществляет обход наружного и внутреннего контуров объекта с целью определения координат (дг|, уО ... (х„,у„) его границ. После определения точек, соответствующих профильным кривым, их значения подставляют в уравнение (7), откуда находят значения коэффициентов уравнения (6) А, В, С, Д Е (//= 1). Далее, используя выражения (9) и (12), находят коэффициенты уравнения (11) А г, Сг и Нь а затем по (13) вычисляют размеры полуосей эллипсов.

Для каждого из эллипсов (соответствующих внутренней и наружной стенкам трубки) по (10) находят координаты центра ,, у" ,) и (х" ,, у" ,) в

ДСК|, а затем по (8) - координаты (лу") и (х", у") в ДСК. Параметр Дс, определяющий несоосность эллипсов, вычисляют по формуле:

Проведенные в лабораторных условиях исследования и оценки показали, что разработанное устройство позволяет осуществлять измерения с абсолютной погрешностью не более ±10мкм. Точность измерения определяется разрешающей способностью видеодатчика и, в большей степени, непараллельностью геометрической оси исследуемой трубки и оптической оси объектива видеодатчика. Разработанный метод измерения может быть использован в автоматизированных производственных системах при изготовлении прозрачных трубок, а также для измерения параметров непрозрачных труб, например в нефтегазовой промышленности, строительстве, водоснабжении, отоплении и т.п.

(14)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выполнен аналитический обзор литературных и патентных источников оптических методов измерения геометрических параметров прозрачных трубок, в результате которого установлены перспективные направления их усовершенствования за счет использования методов цифровой обработки изображения.

2. Предложен новый метод измерения диаметра трубок - метод отображения, основанный на получении и последующей обработке оптического изображения, создаваемого на экране следами лучей, отраженных от поверхности трубки при ее освещении плоским пучком.

3. Предложен новый метод цифровой обработки изображения поперечного сечения трубки, который впервые позволил определять не только диаметры и толщину наружной и внутренней стенки трубки, как в известных способах, но также эллипсности и несоосность стенок.

4. Разработан метод обработки изображения теневой проекции трубки, позволивший повысить помехоустойчивость измерительного устройства.

5.Осуществлена практическая реализация новых методов и их схемотехнических решений, в том числе разработан, изготовлен и внедрен в стекольное производство ОАО «ОСРАМ» (г. Смоленск) оптико-электронный комплекс измерения диаметра стеклянных трубок-колб ЛЛ.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ

1. Старостин Е.М., Алещенков И.В. Оптический метод измерения диаметра цилиндрических изделий в процессе производства. [Текст] // XII Международная научн.-техн. конф. Радиоэлектроника, электроника и энергетика.: Тез. докл. В 3-х т. Т. 1. - М: МЭИ, 2006, с. 234-235.

2. Старостин Е.М., Алещенков И.В. Метод измерения геометрических параметров стеклянных труб по восстановлению изображений их каустических кривых. [Текст] // Информационные технологии, энергетика и экономика.

Сб. трудов III Межрегиональной научи.-техн. конф. В 3 т. Т. 2 - Смоленск: 2006, с. 188-192.

3. Старостин Е.М., Ллещенков И.В., Мартыненко Г.В. Теневое устройство для контроля диаметра стеклянных трубок-колб в электроламповом производстве. [Текст]// Техника и технология №6, 2006. - М.: Изд-во Спутник-плюс, с. 19-22.

4. Старостин Е.М. Детектирование краев стеклянной трубы на изображении теневой проекции. [Текст] // Информационные технологии, энергетика и экономика. Сб. трудов IV Межрегиональной научн.-техн. конф. В 3 т. Т. 2 -Смоленск: 2007, с. 68-70.

5. Алещенков И.В., Гавриленков В.А., Старостин Е.М. Метод измерения диаметра цилиндрических направленно отражающих поверхностей. [Текст] // Светотехника №5, 2007, с. 43-44.

6. Старостин Е.М. Методика оценки погрешности производственных измерительных систем. [Текст] // Информационные технологии, энергетика и экономика. Сб. трудов V Межрегиональной научн.-техн. конф. В 3 т. Т. 1 -Смоленск: 2008, с. 137-140.

7. Старостин Е.М., Гавриленков В.А. Зиенко С.И. Способ измерения диаметра цилиндрических объектов. [Текст] // Математические методы в технике и технологиях. Сб. трудов XXI Международной научн. конф. В 10 т. Т. 7. -Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008, с.47-49.

8. Старостин Е.М., Гавриленков В.А. Зиенко С.И. Применение методов цифровой обработки оптических изображений при измерении геометрических параметров поперечного сечения труб. [Текст] // Известия ОрелГТУ №1-3, 2008, с. 262-266.

Подписано к печати 16 03.09. Формат 60x84 1/16.

Печать ризографическая. Усл. п. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 20316. Отпечатано а ОАО «Смоленская городская типография» 214000 Смоленск, ул. Жукова, 16

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОПТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ

ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЗРАЧНЫХ ТРУБОК

1Л. Общие положения

1.2. Метод теневой проекции

1.3. Метод поперечного сечения

1.4. Метод световой проекции

1.3. Метод преломления луча

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТРУБКИ С ПОМОЩЬЮ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ЕЕ

ОТОБРАЖЕНИЯ

2.1. Постановка задачи

2.2. Аналитическое описание задачи

2.2.1. Математическое описание кривой-отображения

2.2.2. Аппроксимация кривой-отображения

2.3. Анализ влияния параметров установки

2.4. Разработка алгоритма и программы обработки видеоданных

2.4.1. Предварительная обработка изображений

2.4.2. Определение координат точек объекта и вычисление диаметра ^

2.5. Компьютерное моделирование условий эксперимента и проверка метода ^

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАРУЖНОГО ДИАМЕТРА ТРУБОК-КОЛБ

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП

3.1. Постановка задачи

3.2 Разработка и обоснования выбора метода измерения

3.3. Описание структуры измерительного комплекса

3.4. Оценка точности устройства измерения

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ

ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОПЕРЕЧНОГО

СЕЧЕНИЯ ТРУБКИ

4.1. Постановка задачи

4.2. Математическое описание задачи

4.2.1. Определение параметров А,В,С,В,ЕиН

4.2.2. Исключение слагаемого 2Вху с помощью поворота системы координат

4.2.3. Приведение уравнения кривой к простейшему виду посредством параллельного переноса системы координат

4.3. Методика измерения и алгоритм обработки видеоданных 105 ВЫВОДЫ

Прозрачные трубки являются одним из наиболее широко используемых классов изделий современной стекольной промышленности. Они применяются в приборостроении, в лазерной технике, в энергетике (например, в качестве коллекторов солнечных батарей), в измерительном оборудовании (в частности, при измерении температур), в строительстве для сооружения напорных, безнапорных и вакуумных трубопроводов [85], в химической промышленности, в медицине, фармакологии и биологии. Стеклянные трубки, также широко используется в светотехнике при изготовлении стартеров, люминесцентных ламп (ЛЛ), а также других источников света [41].

В условиях современного производства, функционирующего в жесткой конкурентной среде, на первый план выдвигаются вопросы качественного контроля и/или измерения геометрических параметров вырабатываемых на производстве изделий. В случае прозрачных трубок определяющими параметрами являются в первую очередь наружный и внутренний диаметры, а также толщина стенки.

Геометрические размеры прозрачных трубок необходимо выдерживать в определенных границах, во-первых, с целью упрощения технологических операций на последующих этапах производства. Так, например, точность измерения наружного диаметра трубки-колбы ЛЛ, влияет на качество последующей сборки ламп. Таким образом, процесс измерения геометрических параметров трубок определяет эффективность производства и, в конечном итоге, себестоимость выпускаемого изделия. Во-вторых, геометрические параметры трубки определяют качество конечного продукта. В частности, при изготовлении ЛЛ, эллипсность, внутренний диаметр и толщина стенки колбы определяют важные светотехнические и эксплуатационные характеристики ламп. Таким образом, разработка и внедрение измерительных устройств, использующих современные достижения в области оптико-электронной и вычислительной техники, позволяют повысить конкурентоспособность производства.

Не вызывает сомнений, что к геометрическим параметрам трубок, предназначенных для различных целей, предъявляются разные требования, и, как следствие, для их измерения требуется различное оборудование. Тем не менее, очевидно, что принципы работы таких контрольно-измерительных систем должны быть едины, так как они применяются, по сути, для работы с одним классом исследуемых объектов.

В последние годы, в связи с бурным развитием вычислительной техники, все большее распространение находят системы, в которых обработка измерительной информации осуществляется автоматически с помощью компьютеров в соответствии с определенными алгоритмами. Для измерения геометрических параметров при этом очевидным представляется использование видеосистем, позволяющих передавать оптическое изображение, несущее информацию о геометрических размерах исследуемых объектов, в компьютер для последующей цифровой обработки.

Методы цифровой обработки изображений хорошо исследованы и изложены в огромном количестве изданной за последние годы литературе [1, 8, 10, 50, 53 и др.]. Тем не менее, несмотря на всю гибкость методов обработки изображений, каждая конкретная задача, требует адаптации известных и разработки специальных алгоритмов, которые наилучшим образом соответствовали бы конкретному объекту измерения и определенным внешним условиям.

Предметом исследования настоящей диссертационной работы являются методы получения и дальнейшей компьютерной обработки оптических измерительных сигналов в устройствах, предназначенных для определения геометрических параметров прозрачных трубок.

Цель работы - разработка и исследование новых методов получения и цифровой обработки оптических изображений прозрачных трубок для измерения их геометрических параметров.

Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:

1) выполнен аналитический обзор литературных и патентных источников известных оптических методов и средств измерения геометрических параметров прозрачных трубок, проведен их анализ, установлена возможность их усовершенствования за счет использования современных компьютерных методов обработки изображений;

2) разработаны и исследованы новые методы измерения диаметров, эллипсно-стей и несоосности образующих наружной и внутренней стенок прозрачной трубки;

3) получена аналитическая зависимость, описывающая взаимосвязь диаметра трубки и размера и формы следа лучей на экране, создаваемого при освещении трубки плоским пучком лучей;

4) найдены новые способы цифровой обработки изображений теневой проекции трубки, ее поперечного сечения, а также следа отраженных от ее поверхности лучей на экране;

5) практически реализованы предложенные методы и схемотехнические решения.

Научная новизна.

1. Разработан новый метод измерения диаметра — метод отображения, работа которого основана на получении и последующей обработке оптического изображения, создаваемого на экране следами лучей, отраженных от поверхности трубки при ее освещении плоским пучком.

2. Разработан новый метод обработки изображения поперечного сечения трубки, который впервые позволил определять не только диаметры наружной и внутренней стенок трубки, как в известных методах, но также их эллипсность и несоосность.

3. Разработан новый метод обработки изображения теневой проекции прозрачной трубки, который позволяет повысить помехоустойчивость измерительного устройства за счет применения специально полученных дифференцирующих масок.

4. Впервые осуществлена практическая реализация предложенных новых методов и их схемотехнических решений.

Научное значение работы заключается в разработке и исследовании новых методов цифровой обработки изображений прозрачных трубок и их отображений, а также в разработанных на их основе методах измерения геометрических параметров трубок.

Практическая ценность проведенных исследований и разработок заключается в нахождении новых методов получения и обработки оптических изображений прозрачных трубок, а также их практической реализации этих методов в устройствах, предназначенных для измерения геометрических параметров. Результаты научно-технических разработок могут быть использованы для измерения геометрических параметров стеклянных трубок, предназначенных для светотехнической промышленности, энергетики, измерительной техники, химии, медицины и т. п., и, кроме того, при измерении параметров непрозрачных изделий, в том числе нефтегазовых труб, труб водоснабжения и отопления.

Научные результаты работы были реализованы в действующих макетах устройств, а также в оптико-электронном измерительном комплексе, позволяющим в автоматическом режиме на технологических линиях вытяжки осуществлять измерения наружного диаметра трубок и выдавать исполнительные сигналы на устройства разбраковки и отображения информации, который был разработан, изготовлен и внедрен в стекольное производство ОАО «ОСРАМ» (г. Смоленск) при непосредственном участии автора.

Достоверность результатов исследований подтверждается данными экспериментов и компьютерного моделирования, а также результатами внедрения разработок на ОАО «ОСРАМ».

Защищаемые научные положения: 1) новый метод измерения диаметра — метод отображения, основанный на получении и обработке оптического изображения, создаваемого на экране следами лучей, отраженных от поверхности трубки при ее освещении плоским пучком;

2) новый метод цифровой обработки изображения поперечного сечения трубки, позволяющий определять диаметры, эллипсности и несоосность наружной и внутренней стенок трубки;

3) разработанный метод цифровой обработки изображения теневой проекции прозрачный трубки, обеспечивающий высокую точность измерения при наличии повышенного уровня помех;

4) практическая реализация новых методов и их решений.

Достоверность результатов диссертационной работы подтверждается данными экспериментов и компьютерного моделирования, а также результатами внедрения разработок на ОАО «ОСРАМ». Апробация работы.

Основные результаты докладывались на научных семинарах кафедры «Оптико-электронные системы» филиала Московского энергетического института (технического университета) в г. Смоленске, на III, IV и V межрегиональных научно-технических конференциях «Информационные технологии, энергетика и экономика» (г. Смоленск), XII международной конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва) и III международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» (г. Орел).

Публикации.

Результаты проведенных исследований отражены в трех статьях, опубликованных в центральных научных журналах [2, 42, 47], в пяти публикациях по материалам международных и межрегиональных конференций [43, 44, 45, 46, 48]. По результатам разработок автора подана заявка на патент 2071143578, РФ в01 В11/08 (принята к рассмотрению 27.11.2007.) «Способ измерения диаметра объектов цилиндрической формы с направленно отражающей поверхностью».

ВЫВОДЫ

1. Установлена дополнительная возможность метода поперечного сечения, заключающаяся в определении эллипсности и несоосности профильных кривых.

2. Предложена и исследована схема установки, которая включает видеодатчик с двухкоординатным фотоприемником для получения изображения поперечного сечения трубок.

3. Разработан аналитический аппарат, позволяющий производить математические преобразования с целью вычисления эллипсности и несоосности.

4. Разработаны алгоритм и компьютерная программа, включающие этапы обработки изображения и вычисления в соответствии с полученными в данной главе зависимостями.

5. Изготовлена экспериментальная установка и проведены исследования, которые показали, что разработанный метод может быть использован для измерения параметров трубок с погрешностью не более ±10 мкм.

6. Разработанный метод может быть использован в лабораторных и производственных измерительных устройствах, предназначенных для измерения прозрачных, а также непрозрачных труб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выполнен аналитический обзор литературных и патентных источников оптических методов измерения геометрических параметров прозрачных трубок, в результате которого установлены перспективные направления их усовершенствования за счет использования методов цифровой обработки изображения.

2. Предложен новый метод измерения диаметра трубок - метод отображения, основанный на получении и последующей обработке оптического изображения, создаваемого на экране следами лучей, отраженных от поверхности трубки при ее освещении плоским пучком.

3. Предложен новый метод цифровой обработки изображения поперечного сечения трубки, который впервые позволил определять не только диаметры и толщину наружной и внутренней стенки трубки, как в известных способах, но также эллипсности и несоосность стенок.

4. Разработан новый метод обработки изображения теневой проекции прозрачной трубки, позволивший повысить помехоустойчивость измерительного устройства.

5.Осуществлена практическая реализация новых методов и их схемотехнических решений, в том числе разработан, изготовлен и внедрен в стекольное производство ОАО «ОСРАМ» (г. Смоленск) оптико-электронный комплекс измерения диаметра стеклянных трубок-колб ЛЛ.

1. Абламейко C.B., Лагуновский Д.М. Обработка изображений: технология, методы, применение. Минск.: Амалфея, 2000. - 304 с.

2. Алещенков И.В., Гавриленков В.А., Старостин Е.М. Метод измерения диаметра цилиндрических направленно отражающих поверхностей. // Светотехника. №5, 2007, с. 43-44

3. Ануфриев И.Е., Смирнов А.Б., Смирнова E.H. MATLAB 7 СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 1104 с.

4. Бородулин Д.В., Горбачев A.A., Краснящих A.B. Сравнение оптических приемников на основе ПЗС и КМОП-структур. // 0птика-2005. Труды четвертой международной конференции молодых ученых и специалистов. -СПб.: СПбГУ ИТМО, 2005, с. 147.

5. Будак В.П. Визуализация распределения яркости в трехмерных схемах наблюдения. -М.: Издательство МЭИ, 2000. 136 с.

6. Вудс Р., Гонсалес Р., Эддинс С. Цифровая обработка изображений в среде MatLab. M.: Техносфера, 2006. - 616 с.

7. Гольдштейн С.Ш., Колесников А.Г., Хайдаров A.B. Дистанционное измерение толщины прозрачных трубок сканируемым лазерным пучком. // Оптико-механическая промышленность. №2, 1988, с. 48-50.

8. Дьяконов В.П. Matlab 6.5 SP1/7/7 + Simulink 5/6. Работа с изображениями и видеопотоками. М.: COJIOH-Пресс, 2005. - 400 с.

9. Жиганов И.Ю. Бесконтактные устройства измерения геометрических параметров труб. — М.: Вузовская книга, 2004. 272 с.

10. Зайдель А.Н. Ошибки измерения физических величин. — СПб.: Издательство «Лань», 2005. — 112 с.

11. Зайцев О. В. Коммуникационные порты персонального компьютера. — М.: Издательство МЭИ, 1999. 62 с.

12. Зибров В.А., Румянцев К.Е. Алгоритм обработки изображений поперечного сечения трубных заготовок прокатно-металлургического производства//Информационное противодействие угрозам терроризма. №9, 2007, с. 131-138.

13. Зибров В.А., Румянцев К.Е. Применение пакета MatLab для определения поперечного сечения трубных заготовок прокатно-металлургического производства//Информационное противодействие угрозам терроризма. №9, 2007, с. 146-156.

14. Зибров В.А., Туляков Д.М. Корреляционный метод выделения границ изображения поперечного сечения трубной заготовки в прокатно-металлургическом производстве. // Фундаментальные исследования. № 4, 2007, с. 36.

15. Катыс П.Г., Катыс Г.П. Интеллектуальные видеодатчики систем машинного видения. // Датчики и системы. №9, 2001, с. 42-47.

16. Катыс П.Г., Катыс Г.П. Системы машинного видения для визуального контроля продукции. // Датчики и системы. №1, 2001, с. 56-61.

17. Кеткович A.A., Мировицкая С.Д. Теневые измерители линейных размеров. // Измерительная техника. №8, 1986, с. 21-22.

18. Кузьминов А.Ю. Интерфейс RS232: Связь между компьютером и микроконтроллером. -М.: Издательский дом «ДМК-Пресс», 2006. -320 с.

19. Кузютин В.Ф., Зенкевич H.A., Еремеев В.В. Геометрия. СПб.: Издательство «Лань», 2003. — 416 с.

20. Математическая статистика. / И.Б. Горяинов, И.В. Павлов, Г.М. Цветкова и др. Под ред. B.C. Зарубина, А.П.Крищенко. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 424 с.

21. Машиностроение. Энциклопедия. Раздел III. Технология производства машин. Том 7. Измерения, контроль, испытания и диагностика. / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.Н. Филинов и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1996. - 464 с.

22. Мировицкая С.Д., Тихомиров В.Н. Прибор для неразрушающего контроля оптических капилляров. // Светотехника, №11, 1985, с. 12-13.

23. Михайлов И.О. Оптико-электронное устройство для контроля поперечного размера стержней повышенной точности. // Вестник СГГА №7, 2002.

24. Мэрдок М., Келли JI. 3ds Мах 8. Библия пользователя. М.: Издательский дом «Вильяме», 2006. — 1296 с.

25. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник. / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, A.B. Ковалев и др.; Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2005.-665 с.

26. Никулин Е.А. Компьютерная геометрия и алгоритмы машинной графики. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 576 с.

27. Ольга Гуреева. Датчики изображения. Часть 1. // Современная электроника. №3,2007, с. 8-11.

28. Пилипович В.А., Есман А.К., Кулешов В.К., Дубровский В.П. Методика бесконтактного оптического измерения внутреннего диаметра прозрачных труб. // Измерительная техника. № 6, 1990, с. 13-14.

29. Пилипович В.А., Есман А.К., Кулешов В.К., Дубровский В.П., Поседько B.C., Савченко A.A. Устройство измерения диаметра движущихся объектов. // Приборы и системы управления. № 3, 1990, с. 24-25.

30. Потасов К. В. Статистический анализ экспериментальных данных. М.: Мир, 2005. - 142 с.

31. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник в 2-х книгах. Кн. 1 / Под ред. В.В. Клюева. М. Машиностроение, 1986.-488 с.

32. Привалов И.И. Аналитическая геометрия. 35-е изд. стер. - СПб.: Издательство «Лань», 2005. - 304 с.

33. Радионов С.А. Основы оптики. СПб.: СПб ГИТМО (ТУ), 2000. - 167 с.

34. Румянцев К.Е., Зибров В.А. Применение алгоритмов контроля и измерения диаметров поперечного сечения труб в прокатно-металлургическом производстве // Исследовано в России. 2001, с. 844-852.

35. Савелов A.A. Плоские кривые. Систематика, свойства, применения. — М.: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2002. 294 с.

36. Сойфер В.А. Компьютерная обработка изображений. Часть 1. Математические модели.// Соросовский образовательный журнал. № 2, 1996, с. 118124.

37. Сойфер В.А. Компьютерная обработка изображений. Часть 2. Методы и алгоритмы. // Соросовский образовательный журнал. № 3, 1996, с. 110-121.

38. Сошинов А.Г. Преобразователи неэлектрических величин. Волгоград: ВолгГТУ, 2002. - 36 с.

39. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. — М.: Знак, 2006. 972 с.

40. Старостин Е.М, Алещенков И.В., Мартыненко Г.В. Теневое устройство для контроля диаметра стеклянных трубок-колб в электроламповом производстве. // Техника и технология. № 6, 2006, с. 19-22.

41. Старостин Е.М. Детектирование краев стеклянной трубки на изображении теневой проекции. // Информационные технологии, энергетика и экономика. Сб. трудов IV Межрегиональной науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. В 3 т. Т. 2. Смоленск: 2007, с. 68-70.

42. Старостин Е.М. Методика оценки погрешности производственных измерительных систем. // Информационные технологии, энергетика и экономика.

43. Сб. трудов V Межрегиональной науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. В 3 т. Т. 1. Смоленск: 2008, с. 137-140.

44. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Двух- и многодиапазонные оптико-электронные системы с матричными приемниками излучения. — М. Университетская книга; Логос, 2007. 192 с.

45. Техническое зрение роботов / В. И. Мошкин, А. А. Петров, В. С. Титов, Ю. Г. Якушенков; Под общ. ред. Ю. Г. Якушенкова. М.: Машиностроение, 1990.-272 с.

46. Трембач В.В. Световые приборы. М.: Высш. шк., 1990. - 463 с.

47. Федотов А.Г. Карпов Б.В. Аналитическая геометрия. М.: Московский государственный институт электроники и математики, 2005. — 158 с.

48. Шапиро JI. Компьютерное зрение. / JI. Шапиро, Дж. Стокман. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. 752 с.

49. Энциклопедия инструмента. Том 1. Меритель. Лабораторное оборудование. / Крамаренко Б.П., Гревцова Т.Е., Крамаренко С.Б., Млечин А.И., Ио-гансон Н.И., Злобина Т.Е. Харьков, МИКРОТЕХ, 2007. - 228 с.

50. A.c. 286240, СССР, МПК G01 В 11/08. Устройство для измерения наружного диаметра прозрачных изделий. / В.В. Иванов, А.Г. Инденбаум, Г.Х. Заре-занков, В.Г. Хазаров. Опубл. 13.6.1970. Бюл. №34.

51. A.c. 304429, СССР, МПК G01 В 11/02. Устройство для бесконтактного измерения толщины оптически прозрачных плоских тел. / Э.З. Школьник, Г.М. Жибицкий, Ю.В. Качулис, Б.В. Шаблов. Опубл. 25.5.1971. Бюл. №17.

52. A.c. 361391, СССР, МПК G01 В 11/08. Прибор для измерения диаметра изделия в процессе его изготовления. / А.И. Котельников. Опубл. 07.12.1972. Бюл. №1 за 1973 г.

53. A.c. 416557, СССР, МПК G01 В 11/08. Способ контроля внутреннего диаметра диэлектрических трубок. / A.M. Белкин, П.А. Бурыкин, И.П. Дмитриев, В.Г. Кузьмин, В. А. Макаров. Опубл. 25.02. 1974. Бюл. №7.

54. A.c. 510641, СССР, МПК G01 В 11/08. Проекционный способ измерения линейных размеров стеклянной трубки. / Ю.Б. Зайков. Опубл. 15.04.1976. Бюл. №14.

55. A.c. 511519, СССР, МПК G01 В 11/08. Устройство для измерения геометрических размеров стеклянной трубки. / О.Н. Мацкевич, С.Д. Старов, Т.А. Туманова. Опубл. 25.04.1976. Бюл. №15.

56. A.c. 555279, СССР, МПК G01 В 11/08. Способ измерения внутреннего диаметра прозрачных трубок. / A.M. Белкин, И.П. Дмитриев, A.B. Салтыков, Е.И. Спиридонова. Опубл. 25.04.1977. Бюл. №15.

57. A.c. 815487, СССР, МПК G01 В 11/08. Способ измерения геометрических размеров прозрачных труб. / В.Б. Однороженко, А.И. Сабокар, А.И. Кузнецов. Опубл. 23.03.1981. Бюл. №11.

58. A.c. 836518, СССР, МПК GOl В 11/08. Способ измерения геометрических параметров стеклянных труб или стекловолокна в процессе вытяжки. / A.B. Цедик, Ю.Б. Тикунов, В.М. Фирсов, A.A. Шемчук и др. Опубл. 07.06.1981. Бюл. №21.

59. A.c. 868344, СССР, МПК G01 В 11/08. Способ измерения внутреннего диаметра прозрачных труб. / А.И. Сабокар, А.И. Денисенко, А.Н. Кузнецов, В.Б. Однороженко. Опубл. 30.09.1981. Бюл. №36.

60. A.c. 945648, СССР, МПК G01 В 11/08. Способ измерения геометрических размеров прозрачных труб. / В.Б. Однороженко, А.И. Денисенко. Опубл. 23.07.1982. Бюл. №27.

61. A.c. 956977, СССР, МПК G01 В 11/08. Фотоэлектрическое устройство для измерения диаметра изделий. / С.С. Журавлев, JI.M. Ковалев, С.Е. Жидуно-ва, Н.Ф. Парков, В.В. Бодунов, И.И. Сакович, Т.Г. Махнович. Опубл. 07.09.1982. Бюл. №33.

62. A.c. 977945, СССР, МПК G01 В 11/06. Способ измерения линейных размеров стеклянной трубки. / В.П. Лисенков, Е.И. Сачук, В.Ф. Старостин. -Опубл. 30.11.1982. Бюл. №44.

63. A.c. 1216641 А, СССР, МПК G01 В 11/08. Устройство для измерения диаметра объектов. / В.В. Тарасов, В.А. Жилкин, H.H. Севастьянова, Ю.Г. Ба-лахнин, А.Б. Лисов, A.B. Фальцман. Опубл. 07.03.1986. Бюл. №9.

64. A.c. 1348639 Al, СССР, МПК G01 В 11/06. Устройство для измерения толщины стенок прозрачных труб. / Г.А. Линденбург, М.П. Никонов, М.М. Хейфец. Опубл. 30.10.1987. Бюл. №40.

65. A.c. 1384938 Al, СССР, МПК G01 В 11/02. Способ измерения геометрических размеров прозрачных трубок. / С.А. Бондарев, Б.Ф. Васьков, C.B. Дра-кунов, В.М. Кафыров, Н.Е. Костылева, А.Н. Тимохин. Опубл. -30.03.1988. Бюл. №12.

66. A.c. 1408210 Al, СССР, МПК G01 В 11/08. Способ измерения геометрических размеров прозрачных труб. / В.Ф. Гришко, О.Н. Паламарчук, A.B. Шишевский. Опубл. 07.07.1988. Бюл. №25.

67. A.c. 1418565 AI, СССР, МПК G01 В 11/08. Устройство для измерения диаметров деталей. / B.JI. Попов, Д.И. Янкелевич, С.В. Попов, A.C. Песоцкий. — Опубл. 23.08.1988. Бюл. №31.

68. A.c. 1522029 AI, СССР, МПК G01 В 11/08. Способ измерения толщины стенки прозрачных труб и устройство для его осуществления. / Н.И. Евсеенко, Е.Г. Попов, С.Л. Медник. Опубл. 11.11.1989. Бюл. №42.

69. A.c. 1534301 AI, СССР, МПК G01 В 11/10. Фотоэлектрическое устройство для измерения геометрических параметров прозрачных труб в процессе их вытяжки. / Ю.М. Голубовский, Ю.С. Маслюков. Опубл. 07.01.1990. Бюл. №1.

70. A.c. 1585670 AI, СССР, МПК G01 В 11/06. Способ измерения толщины стенки прозрачных труб и устройство для его осуществления. / М.П. Никонов, М.М. Хейфец. Опубл. 15.08.1990. Бюл. №30.

71. A.c. 1657960 AI, СССР, МПК G01 В 21/10. Телевизионный способ измерения объектов кольцевой формы. / Е.М. Русинов. -Опубл. 1991. Бюл. №23.

72. A.c. 1775598 AI, СССР, МПК G01 В 11/08. Способ измерения параметров прозрачных труб и устройство для его осуществления. / A.A. Арефьев, А.Ц. Вартаньянц, Ю.А. Фотиев, М.Ю. Шатин. Опубл. 15.11.1992. Бюл. №42.

73. A.c. 1789852 AI, СССР, МПК G01 В 11/08. Устройство для контроля диаметров изделий. / В.Ф. Голинский, В.Н. Усик, Ю.С. Братухин. Опубл. 23.01.1993. Бюл. №3.

74. Патент 2224981 С1, РФ, МПК G01 В 11/10. Способ измерения геометрических параметров протяженного объекта. / Трофимов В.Ф., Булаев A.B. — Опубл. 27.02.2004.

75. Патент 2262660 С1, РФ, МПК G01 В 11/02. Способ и устройство бесконтактного оптического измерения размеров объектов. / Венедиктов А.З., Демкин В.Н., Доков Д.С. Опубл. 20.10.2005.

76. Патент 2296946, РФ, МПК G01 В 11/06. Устройство для измерения толщины прозрачного материала. / C.JI. Лучкин, Г.Г. Лекомцев. Опубл. 10.04.2007. Бюл. №10.

77. Заявка на Патент 2007143578, РФ G01 В 11/08. Способ измерения диаметра объектов цилиндрической формы с направленно отражающей поверхностью. / Е.М. Старостин, В.А. Гавриленков, С.И. Зиенко. — Принят 27.11.2007.

78. ГОСТ 6507-90. Микрометры. Технические условия.

79. ГОСТ 8894-86. Трубки стеклянные и фасонные части к ним. Технические условия.

80. Applied Statistics and the SAS Programming Language, Fifth Edition. / Ron Cody and Jeffrey K. Smith. Pearson Education, 2005. - 592 p.

81. C. F. Olson, Constrained Hough Transform for Curve Detection. Computer Vision and Image Understanding, vol. 73, No. 3, March, 1999, pp. 329-345.

82. Image Processing Toolbox. For Use with MATLAB. User Guide. Version 4. -The Math Works, Inc. 2003.

83. Joseph M. Geary. Introduction to Lens Design: With Practical ZEMAX Exemples. Willmann-Bell, 2002. - 462 p.

84. Warren J. Smith. Modern optical engineering. 3-rd ed. McGraw-Hill, 2000. -617 p.