автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Система технического зрения для производственного контроля и микроизмерений в видимом участке оптического спектра

На правах рукописи

ииз 155Э902

НИКОЛАЕВ МИХАИЛ ИВАНОВИЧ

СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО КОНТРОЛЯ И МИКРОИЗМЕРЕНИЙ В ВИДИМОМ УЧАСТКЕ ОПТИЧЕСКОГО СПЕКТРА

05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2007

003159902

Работа выполнена в Казанском государственном техническом университете им

АН Туполева

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Евдокимов Юрий Кириллович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук, профессор

Филиппов Вадим Львович

Защита состоится 28 мая 2007 г в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212 079 04 Казанского государственного технического университета по адресу 420115, г Казань, ул К Маркса, 31

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технического университета им А Н Туполева по адресу 420111, г Казань, ул К Маркса, 10

Автореферат разослан 27 апреля 2007 г Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор Морозов Олег Геннадьевич

Ведущая организация ФГУП ЦКБ «Фотон»

кандидат технических наук, доцент

В А Козлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последнее десятилетие на стыке областей прикладной оптики и средств вычислительной техники интенсивно развиваются системы технического зрения (СТЗ) СТЗ являются разновидностью приборов контроля параметров изделий, включающих оптический датчик изображения (источник измерительной информации), вычислительное устройство (элемент измерительного преобразователя) и программное обеспечение Основная задача, решаемая такими аппаратно-программными модулями - контроль и измерение геометрических параметров различных объектов Применение СТЗ исключает оператора из процесса принятия решения о значении измеряемой физической величины, что объективно улучшает показатели точности, достоверности и производительности геометрических измерений Важными преимуществами СТЗ являются также бесконтактность и дистанционность измерений

В СТЗ изображение объекта преобразуется в цифровую форму посредством фотоматрицы Сформированное видео- или фотокамерой цифровое изображение вводится в компьютер и проходит цифровую обработку для определения геометрических параметров объекта

Одним из интенсивно развивающихся направлений бесконтактных измерений и контроля геометрии объектов в машиностроении, в авиационной промышленности, в медицине и тд являются СТЗ, работающие в видимом участае оптического диапазона длин волн Такие СТЗ имеют высокую производительность и низкую стоимость Особый прикладной и научный интерес представляет дальнейшее развитие методов и средств СТЗ для контроля и измерения геометрии объектов с микронной точностью в видимом спектре в производственных условиях

Особенностью контроля и микроизмерений в видимом спектре является расположение результатов в области, близкой к дифракционному пределу разрешения Производственные условия использования СТЗ вносят дополнительные трудности Это влияние на результат измерений вибраций, оптических помех и неизбежных загрязняющих факторов (пыль, микрочастицы и другие загрязнения объектов измерения условно названы в данной работе «геометрическим шумом») Весьма важной задачей является разработка способов нейтрализации этих воздействий на метрологические характеристики СТЗ

Таким образом, разработка и исследование системы технического зрения для контроля и микроизмерений в видимом спектре в производственных условиях является актуальной проблемой

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются геометрический контроль и микроизмерения в видимом участке оптического спектра Предметом исследования являются способ и методы повышения

точности, алгоритмы и аппаратно-программные средства СТЗ производственного контроля и микроизмерений

Цель работы. Повышение точности и производительности производственного контроля и микроизмерений геометрии объектов в видимом участке оптического спектра

Научная задача. Разработка научно обоснованной методики повышения точности и производительности автоматизированного контроля и микроизмерений геометрии объектов в видимом участке оптического спектра в производственных условиях на основе системы технического зрения Направления исследования

• сравнительный анализ оптических методов бесконтактного контроля и микроизмерений,

• выявление основных факторов, влияющих на точность СТЗ, выполняющей геометрический контроль и микроизмерения в видимом участке оптического спектра в производственных условиях,

• предложить способ и методы компенсации систематической погрешности СТЗ при контроле и микроизмеренях геометрии объектов в видимом участке оптического спектра в производственных условиях,

• разработать аппаратное и программно-алгоритмическое обеспечение СТЗ для производственного контроля и микроизмерений,

• создать действующий образец СТЗ

Методы исследования. Методы геометрической оптики, методы системного анализа, математической статистики, математического моделирования и программирования, цифровая обработка изображений и технический эксперимент.

Достоверность_полученных результатов. Достоверность

обеспечивается сопоставлением теоретических результатов с результатами моделирования, экспериментальными данными, а также практическим внедрением на предприятиях, подтвержденным актами испытаний и внедрения

Научная новизна работы.

• Проведен анализ погрешностей СТЗ для производственного конгроля и микроизмерений в видимом спектре, определены условия «погрешности масштабирования» - погрешности нахождения границы объекта на его изображении (масштабирование), проявляющейся в виде искажения пропорций объектов измерения на их изображениях,

• Предложен способ компенсации погрешности масштабирования, положенный в основу метода калибровки параметров системы - метода соприкасающихся объектов (МСО),

• Предложен метод калибровки яркости (МКЯ), дополняющий МСО и состоящий в калибровке параметров системы калибровкой яркости изображения в цветовом пространстве стандарта RGB,

• Разработаны фильтры «геометрических шумов» на основе диффузного

рассеивания (ФД) и на основе расфокусированного изображения (ФР) для фильтрации оптических помех в виде типичных производственных загрязнений микронных масштабов,

• Разработано программно-алгоритмическое обеспечение СТЗ Теоретическая значимость. Определены основные источники

погрешности СТЗ, а также условия возникновения погрешности масштабирования и предложен способ ее компенсации.

В соответствии с предложенным способом компенсации погрешности разработаны метод соприкасающихся объектов и метод калибровки яркости

Практическая ценность. По результатам работы созданы две СТЗ для контроля параметров деталей часового производства, которые внедрены на предприятиях как приборы технологического контроля За счет автоматизации с помощью СТЗ контрольно-измерительных операций, выполнявшихся раньше визуально оператором, повышена достоверность и производительность технологического контроля, в 2-3 раза увеличена точность Предложенный способ компенсации погрешности и разработанные на его основе методы калибровки (метод соприкасающихся объектов, метод калибровки яркости) и фильтры «геометрических шумов» (ФД, ФР) нашли применение как в составе разработанной СТЗ, так и в составе других средств оптического технологического контроля

Публикация и апробация результатов. Основные результаты работы обсуждены на научно-технических конференциях.

• «Информационно-телекоммуникационные технологии» Всерос науч -техн конф в Сочи, 2004 г ,

• «Туполевские чтения» Междунар молодежная науч конф в Казани, 2004, 2005 г.г,

• «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments» Междунар науч -практ конф в Москве, 2004, 2005, 2006 г г ;

• «Оптика и образование-2006» Междунар науч -практ конф в Санкт-Петербурге, 2006 г

Основное содержание диссертации отражено в 20 печатных работах (в том числе одна статья в издании, рекомендованном ВАК), включая решение о выдаче патента на способ компенсации погрешности масштабирования, а также свидетельство о регистрации программного средства поддержки СТЗ

Реализация результатов. В период 2003-2006 г г КГТУ им АН Туполева по заказам предприятий ООО ПФ «Бриолет», ООО «Научно-технический центр «Восток» выполнены две хоздоговорные НИР "Система машинного зрения для контроля размеров часовых камней" и "Система технического зрения для измерений часовых деталей платино-мостового производства" Разработаны и созданы СТЗ «Бриолет-01» и «ПМП-01» для измерения геометрических параметров часовых камней

СТЗ внедрены на предприятиях как приборы технологического контроля

в часовом производстве На ООО ПФ «Бриолет» применение СТЗ уменьшило погрешность измерения с ± 3 мкм до ± 1-2 мкм и увеличило достоверность контроля с 70 % до 95 % На ООО «НТЦ «Восток» погрешность измерений уменьшена с ±4 мкм до ±2 мкм, производительность процесса контроля возросла в 15-20 раз Результаты работы внедрены также в учебный процесс КГТУ им АН Туполева в виде лабораторных работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»

Пути дальнейшей реализации. ООО «НТЦ «Восток» планирует развитие сети разработанных автором СТЗ на различных производственных участках ОАО «ЧЧЗ «Восток» с последующим объединением локальных СТЗ в единую сеть как инструментальную основу системы качества ОАО «ЧЧЗ «Восток» Запланирована НИР на разработку СТЗ для ОАО «Казанский вертолетный завод» В учебном процессе КГТУ им АН Туполева предусмотрено дальнейшее развитие лабораторного практикума на базе СТЗ Дальнейшей реализации полученных результатов будут способствовать дополнительные работы по метрологической аттестации разработанной СТЗ На защиту выносятся следующие положения:

1 Способ компенсации погрешности масштабирования, положенный в основу метода соприкасающихся объектов (МСО) для калибровки параметров СТЗ,

2 Фильтр «геометрических шумов» на основе диффузного рассеивания (ФД);

3 Фильтр «геометрических шумов» на основе расфокусированного изображения (ФР),

4 Алгоритмическое и программное обеспечение СТЗ для контроля и микронных измерений,

5 Аппаратная реализация СТЗ для контроля и микронных измерений в видимом участке оптического спектра

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложения Объем диссертации 130 страниц, включая 65 рисунков и 11 таблиц Библиографический список включает 177 источников

Личный вклад автора. Автором предложен способ компенсации погрешности масштабирования, на основе которого были разработаны метод соприкасающихся объектов (МСО) и метод калибровки яркости (МКЯ), использованные для калибровки параметров СТЗ Предложенный способ позволил использовать разработанные автором фильтры «геометрических шумов» (ФД, ФР) и увеличить точность и производительность измерений

Получение результатов. Результаты получены компьютерным моделированием, экспериментальными исследованиями и в процессе производственных испытаний на базе разработанных СТЗ Оценка погрешности СТЗ выполнена на базе разработанной статистической модели

Использованные методы. Для анализа погрешности СТЗ и разработки методов МСО, МКЯ и фильтров ФД, ФР применены методы математического

моделирования, методы геометрической и физической оптики При разработке ПО и формировании аппаратного комплекса применялись методы системного анализа Обработка экспериментальных данных выполнена методами математической статистики

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, кратко охарактеризовано современное состояние аппаратуры и методов оптического контроля и микроизмерений Сформулированы цель и задача исследования

В главе 1 «Обзор современных методов и средств оптического контроля и микроизмерений для систем технического зрения» на основе обзора выполнена классификация методов и средств контроля и микроизмерений и построенных на их базе СТЗ Классификация позволяет определять достигнутую и потенциальную точность для применения той или иной комбинации методов и аппаратных средств

Несмотря на обилие оптических средств измерений, актуальными на производстве остаются вопросы производительности и стоимости измерений Например, компания «Mitutoyo» производит системы QUICK VISION-ELF с погрешностью измерений ±1 мкм, однако параметры стоимости и производительности позволяют рассматривать эти системы не в качестве производственного, а лишь в качестве лабораторного средства контроля

Многие публикации связаны повышением точности Например, в работе Annarita Lazzari и др анализ серийно выпускаемой СТЗ показал случайную составляющую погрешности ± 6 мкм. Наименьшая погрешность (± 0,5 мкм) получена визуально на измерительном микроскопе УИМ-23 (Ю Б Коляда и др ) Это можно объяснить тем, что существуют характерные для СТЗ и не проявляющиеся при визуальном контроле погрешности

Одним из недостаточно исследованных факторов, влияющих на точность СТЗ, остается нахождение границы и определение контура изображения При этом вопросам формирования границы уделяется много внимания Например, 26 вариантов изложено в патенте Линь Чжоучэнь, и др. В то же время, мало исследованы вопросы погрешности нахождения границы и связанное с этим искажение пропорций объекта (масштабирование) В работе Соколова С М, Трескунова А С учитывается необходимость калибровки параметров СТЗ, влияющих на масштабирование, но предложенный алгоритм основан на субъективных зрительных ощущениях оператора Решение вопроса масштабирования могло бы повысить точность производственного контроля с применением СТЗ до уровня, приемлемого для большинства технологических операций в приборостроении и сделагь возможным широкое применение СТЗ в этой области Это повысило бы производительность и достоверность результатов производственного контроля в приборостроении

Рассмотрение методов и соотношений, описывающих измерительный

процесс СТЗ, выполнено но критерию пригодности для производственных условий. Наряду с нестабильностью питающего напряжения, вибрациями и загрязнениями, учитывалась согласованность результатов измерений одного и того же объекта после разных технологических операций. Поэтому, например, при определении центров отверстий предпочтительны не алгоритмы, связанные с отысканием центра по максимальному и минимальному диаметрам, а алгоритмы, связанные с определением центра масс для всей совокупности точек па измеряемом круге.

Программные средства для программирования СТЗ должны содержать инструменты работы с изображениями, в т.ч. получение изображений по различным каналам от внешних источников, фильтрацию и извлечение измерительной информации, а также выполнять генерацию управляющих сигналов исполнительным механизмам, автоматическое документирование. Из программных продуктов, используемых в научных и производственных целях, подобной функциональностью обладают ЬаЪУ1Е\¥ и ВидеоТесТ. При этом пакет программ 1,аЬ УШУУ предпочтителен как обладающий широким набором функций для получения и обработки сигналов измерительной информации.

Обзор показал, что при разработке системы технического зрения для производственного контроля и микроизмерений в видимом спектре должны быть решены вопросы фильтрации загрязнений, компенсации погрешности масштабирования, адаптации алгоритмов измерений к производственным условиям.

И плане 2 «Погрешности системы технического зрения и методы повышении 'точности производственного контроля» отмечается, что типичной производственной задачей является контроль изделий, имеющих круговую симметрию в основе своей формы. На рис. 1 в качестве такого примера показан часовой камень и эталон концевой меры (плитка Иогансона).

1-е!

/ = 1,000(ЛООШ

Рис. 1. Размеры объекта контроля (Д сГ) и эталона (I)

Для объектов такой формы возможно применение метода формирования изображения в проходящем свете. По сравнению с интерференционными методами, увеличивается производительность, но может оказаться недостаточной точность. Поэтому в работе применен дифференциальный метод измерений, учитывающий использование эталонов, выполненных в виде предельных калибров и плиток Иогансона. Главной целью в этой главе является анализ погрешностей Ста. В таблице дано наименование и описание основных источников погрешности.

Наименование Обознач Физический механизм

Первая группа погрешностей (внешние воздействия на объекг измерения)

Вибрация объекта бво Вибрация СТЗ

Температура £Т Температурное расширение обьекиа измерения

Загрязнение «3 Пылевидные частицы и заусенцы

Вторая группа (погрешности внутри СТЗ)

Средняя сила света £/ср Нестабильность питающи о напряжения

Оптика £ош £ок Дифракция и аберрации

Диффузная область £фд Рассеивание света на экране БФОИ

Вибрация камеры £вк Вибрация СТЗ

Фотоматрица £?фм Дискретизация изображения

Уровень яркости Суя Изменение яркости и искажение изображения

Вторичные погрешности (возникают при устранении погрешносгей двух групп)

Фильтры ФД, ФР £фд. £фр Изменение яркости и искажение изображения

Фильтр Гаусса £фг Учет соседних пикселей, искажеиис изображения

Градиентный фильтр £гф Формирование границ и искажеиис изображения

Кодирование 6'кд Размытое гь границ и искажение изображения

На основе рассмотренных источников погрешности предложена статистическая модель СТЗ, получена оценка суммарной по! ришюсти ¿'> Па статистической модели показаны две большие группы систематических погрешностей, оказывающих существенное влияние на точное гь измерения Влияние проявляется в виде искажейия пропорций объектов измерения на их изображениях, формируемых СТЗ Это обусловлено обработкой изображения в СТЗ и связанной с этим погрешноегью нахождения 1 раницы па изображении объекта (масштабированием) Предложен способ компенсации погрешности масштабирования, новизна способа подтверждена решением о выдаче патента на изобретение На базе предложенного способа разработан метод калибровки СТЗ, условно названный методом соприкасающихся объектов - МСО

Разработанный метод МСО состоит в том, что в просгранстве предметов СТЗ размещают эталонный объект вместе с объектами измерения Объехсты приводят в состояние касания и регулировкой параметров СТЗ (яркое ш изображения, силы света, длины волны и тд) добиваются соприкосновения объектов на изображении Тем самым реализуется поправка С„ для компенсации группы систематических погрешностей (нох репгаостей масштабирования, компенсируемых методом МСО) Согласно принципу

геометрического подобия в геометрически линейной системе если объекты соприкасаются физически и на изображении, то систематические погрешности СТЗ, приводящие к искажению пропорций на изображении, будут компенсированы.

МСО позволяет выполнить комплексную калибровку СТЗ Учитывая, что методом МСО устраняются систематические погрешности, становится возможным применение предложенных автором двух вариантов фильтров «геометрических шумов» на основе диффузного рассеивания (ФД) и на основе расфокусированного изображения (ФР). Посредством ФД и ФР {глава 3) устраняются «геометрические шумы» изображения, вызванные загрязняющими объект микрочастицами При этом сами фильтры вносят существенную систематическую погрешность (группа вторичных погрешностей в приведенной выше таблице), но она устраняется применением МСО Применение ФД и ФР основано на размывании границ изображения, сформированного диффузным рассеиванием или расфокусированного изображения

Погрешности, компенсируемые МСО, включают в себя также пот решности, обусловленные дифракционным пределом разрешения оптических элементов, поскольку дифракционный предел разрешения также проявляется в виде размывания границ Под пределом разрешения в оптике подразумевается способность различать расположенные рядом элементы В частности, этому удовлетворяет дифракционный предел разрешения по критерию Рэлея

В случае, когда измеряемые геометрические размеры многократно превышают значение предельного разрешения, зависящая от него погрешность может оказаться пренебрежимо малой. Уменьшение разрешения проявится на изображении в виде фильтрации дополнительных включений, но в целом плавные контуры объекта будут восстановлены любой пороговой функцией При этом условием неискаженного восстановления границ объекта измерения является условие однородности их размывания Действительные значения геометрических параметров объекта на изображении восстанавливаются применением МСО В этом случае разрешающая способность оптико-электронной системы определяется размером пикселя фотоматрицы и линейным увеличением оптической системы Эти параметры будут определять точность вычисления геометрических координат градаций яркости размытых границ объекта

Существует еще один фактор влияния размера пикселя фотоматрицы на разрешающую способность системы и погрешность измерений, назовем его «волновой фактор» Этот фактор учитывает соотношение между длиной волны падающего на фогоматрицу излучения и допустимым размером пикселя Учет волнового фактора становится необходимым в условиях применения ФД, ФР и МСО С учетом этого, погрешность компенсации методом МСО ограничивается погрешностью дискретизации фотомагрицы £фм В работе

показано, что

*ФМ « Гл/2 5 / 2, причем я > Дмакс /2 (1)

В частном случае, для объектов простой формы с круюяои симметрией

еФЫ * Гл/2 5 / 4, причем л > Амакс /2, (2)

где « - длина стороны пикселя (полагается, пиксель имеет форму квадрата), Г - линейное увеличение, 'ЛМ!ЖС - максимальная длина полны в спектре падающего на пиксель излучения

МСО компенсирует большую группу система шческих шнрепшостсй Статистическая модель упростится и примет вид рис 2

Рис 2 Статистическая модель СТЗ

Согласно модели рис 2 оценку суммарной по! релшости разработанной СТЗ можно выразить соотношением

Еъ = [А^о -1 А2е\ + Л,*>ж ч Л44м ]'/2, С5)

где А1-А4 - безразмерные весовые коэффициенты, значения коюрых мо1у! быть получены экспериментально Подстановкой в (3) соответствующих погрешностей получено соотношение для оценки суммарной шнрсптосш СТЗ

^Хмакс =[(2-4в Т /<в)2 + (<*г м До)2 * (2 Рп 4АвИт/1ш)2 I 2(1 ч12)7\1П (4)

В соответствии с (4) получено максимальное значение суммарной погрешности £Хмакс ~ 2,6-2,9 мкм Расчет произведен ашмсно требованиям ГОСТ для нормальных условий линейных и угловых измерений Амплитуда возмущающих вибраций Ав = 1 мкм, частота возмущающих гармонических вибраций = 30 Гц; время экспозиции на фотокамере Т - 1/60 с, средний коэффициент линейного расширения аг - 10"5 град" , интервал ишенения температуры Дt = 10° С, начальный диаметр объекта ~ 1,4 мм, длина стороны квадратного пикселя .5 = 27 мкм, увеличение Г ~ 1, высота ппашва йщ = 67 см, база штатива /ш = 62 см, максимальная длина волны в спектре падающего на пиксель излучения Хмакс = 0,8 мкм Учитывая, что в зависимости от формы объекта составляющая погрешности 8ФМ (1) может принимать раиюе значения, расчет суммарной погрешности выполнен ишервальпо для двух вариантов формы объекта согласно (1), (2)

При средних значениях основных влияющих факторов (/'в ~ 15 1ц,

Ап = 0,5 мкм) получено среднее значение погрешности Sfxçem ~ 1,1-2,0 мкм

В главе 3 «Моделирование и экспериментальное исследование системы технического зрения» выполнено моделирование методов МСО и МКЯ, а также экспериментальные исследования показали, что при калибровке СТЗ с применением этих двух методов обеспечивается погрешность измерений ±1-2 мкм При моделировании учитывалось, что существуют погрешности, характерные для СТЗ и не проявляющиеся при визуальном контроле В этой связи исследовано влияние фильтрации и формата кодирования изображений (JPEG, TIFF, BMP), а также размера, формы и ориентации объекта измерения на погрешность СТЗ

Для изучения влияния этих факторов, включая формат кодирования, проведены исследования на сформированных программно моделях объекта измерения Рассмотренные четыре формата кодирования одного и того же изображения объекта обозначены на рис 3 индексами 1 - без сжатия, 2 -сжатие без потерь, 3-е минимальными потерями по стандарту JPEG, 4-е максимальными потерями по стандарту JPEG Графики l\~U (обозначение согласно рис. 1) отображают результаты, полученные для компьютерного моделирования прямоугольных объектов (плитки Иогансона) Эти результаты совпадают для всех четырех прямоугольных объектов Графики d\-dA отображают результаты, полученные для компьютерного моделирования кольцевых объектов. Эти результаты совпадают для трех кольцевых объектов и незначительно отличаются для четвертого объекта Следовательно, формат кодирования JPEG практически не влияет на точность измерений СТЗ

В отличие от компьютерных моделей, реальные объекты измерения характеризуются разбросом геометрических параметров «Геометрический шум» носит случайный характер, поэтому на примере измерения реальных объектов рассмотрено действие фильтрации Проведено сравнение результатов измерений с использованием фильтра Гаусса и фильтра «геометрических шумов» на основе диффузного рассеивания - ФД

Графики на рис 3 показывают, что применение двумерного фильтра Гаусса уменьшает случайную составляющую погрешности и значительно изменяет систематическую составляющую Графики d5, d6, d7 отражают результаты, полученные с помощью СТЗ при измерении внутренних диаметров трех часовых камней Камни изготовлены в одной партии и технология изготовления такова, что разброс значений d5, d6, d7 гарантированно не превышает ±1 мкм Значительный разброс на номинальном уровне силы света (/ор = 100 %, определяется методом МСО) объясняется влиянием случайных пылевидных частиц на периметре объекта измерения Фильтр Гаусса уменьшает разброс результатов почти в 3 раза при номинальном уровне силы света

с?, /, мкм

98

100

102

104

106 108

110

а)

с1, /, мкм

Область действительных значений

б)

Рис. 3. Результаты измерения внутреннего диаметра с? часовых камней при изменении силы света (а — результаты модельных ¿у-с!/,, и реальных с15, с1б, сI, измерений; б - те же результаты при использовании фильтра Гаусса)

Фильтр «геометрических шумов» на основе диффузного рассеивания основан на том, что увеличение /ср (см. рис. 3) уменьшает разброс результатов. Диффузное рассеивание света (например, при формировании изображения на матовом слое) позволяет добиться незаметности пылевидных частиц увеличением силы света источника при фиксированном пороге бинаризации изображения. Таким образом, можно реализовать эффективный фильтр загрязнений - ФД. На рис. 3 область ФД соответствует участку /ср = 108-410 %. При этом в результаты измерений надо вносить поправку через процедуру МСО. Эффективность ФД выше фильтра Гаусса, что выражается в существенном уменьшении разброса результатов.

Применение фильтра «геометрических шумов» ФР заключается в том, что измерения проводятся на расфокусированном изображении. При этом исключается случайная погрешность, обусловленная влиянием загрязнений,

но появляется систематическая погрешность £ФР, обусловленная размыванием

границ объекта (см. рис. 4). Погрешность 6'®р устраняется калибровкой параметров СТЗ но методу МСО.

Рис. 4. Удаление загрязнений фильтром «геометрических шумов» расфокусировкой изображения

15 главе 3 также приведены результаты, полученные с помощью предложенного ФР и результаты моделирования алгоритмических вариантов Фурье-фильтрации. Показано, что погрешность с применением предложенного варианта ФР составляет не более ± 2 мкм, а погрешность с применением Фурье -филь тра составляет не менее ± 3 мкм при более низкой производительности.

Результаты моделирования и экспериментов согласуются с результатами количественной оценки погрешности СТЗ, полученными в главе 2.

И главе 4 «Аппаратно-программная реализация системы технического зрении для решения производственной задачи контроля и микрошмсрсний» рассмотрена базовая структурная схема СТЗ (см. рис. 6).

Л""

и \

12 3 4 5

10

11

Рис. б. Структурная схема СТЗ

I источник освещения; 2 — коллиматор; 3 — объекты измерения на предметном стекле; 4, 5 объектив; 6 — изображение объектов на матовом экране; 7,8 - объектив; 9 - фотоматрица; 10 — персональный компьютер (1ТК);

II программное обеспечение (ПО).

Свет от точечного источника 1 преобразуется в параллельный поток линзами коллиматора 2 и надает на предметное стекло 3, где устанавливают объекты измерения. Далее лучи попадают в объектив 4, 5, который проецирует па экран 6 увеличенное теневое изображение объектов. Экран, имеющий матовую пленку, является элементом диффузнного фильтра (ФД). С экрана двумерное оптическое изображение воспринимается объективом 7, 8

цифровой камеры, затем преобразуется фотоматрицей 9 камеры в цифровую форму и пересылается для обработки и хранения в виде файла на жестком диске компьютера 10 Компьютер выполняет идентификацию и адресацию объектов измерения В зависимости от программного алгоритма 11, выполняются операции контроля или измерения Результаты сохраняются на жестком диске и отображаются на мониторе, а также формируются управляющие сигналы для механизмов перемещения объектов измерения

В заключительной части главы приведена аппаратно-программная реализация СТЗ для производственного контроля и микроизмерений в видимом спектре. На производстве часовых камней применение СТЗ уменьшило погрешность результатов контроля с ± 3 мкм до ± 1-2 мкм, а достоверность возросла с 70 % до 95 % Разработанная для измерения часовых камней СТЗ была при минимальных затратах на аппаратное обеспечение адаптирована для решения новой производственной задачи - контроля с погрешностью ± 2 мкм межцентровых расстояний на деталях платано-мостового производства часовых механизмов (около 40 точек на одной детали) На платино-мостовом производстве применение СТЗ повысило точность измерений в два раза (погрешность уменьшилась с ± 4 мкм до ± 2 мкм), производительность процесса контроля возросла в 15-20 раз

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Выполнена классификация и проведен сравнительный анализ машинных оптических методов бесконтактного контроля и микроизмерений Обоснован выбор методов и средств, наиболее подходящих для решения производственной задачи Указаны основные факторы, характерные для СТЗ и ограничивающие точность производственного контроля в видимом диапазоне Эти факторы систематизированы и представлены через погрешность масштабирования (искажение пропорций на изображениях)

2 Предложен способ компенсации погрешности масштабирования Новизна способа подтверждена патентом на изобретение (получено положительное решение о выдаче патента) Предложенный способ реализован в виде процедур, названных методом соприкасающихся объектов (МСО) и методом калибровки яркости (МКЯ) Показана эффективность применения способа для компенсации систематических погрешностей и калибровки системы

3 На основе предложенного способа разработаны фильтры «геометрических шумов» для фильтрации загрязняющих объект измерения микрочастиц Исследованы альтернативные варианты и показана эффективность предложенных фильтров в производственных условиях

4 Разработана статистическая модель СТЗ, для которой приведена оценка погрешности в режимах контроля и измерения Получена теоретическая оценка среднего значения погрешности измерений ± 1-2 мкм Предложенная модель СТЗ позволяет оценить погрешность как системы в целом, так и ее

функциональных элементов Показана возможность компенсации большой i руппы систематических погрешностей предложенным способом (МСО)

5 Моделированием и экспериментальными исследованиями СТЗ найдено реальное значение оценки погрешности ± 1-2 мкм Данная точность достиг нута применением разработанных методов МСО, МКЯ и фильтров ФД, ФР

6 Разработано аппаратное и программно-алгоритмическое обеспечение СТЗ для геометрического контроля и микроизмерений в производственных условиях Программное обеспечение СТЗ зарегистрировано в отраслевом фонде алгоритмов программ

7 Создано два действующих образца СТЗ По результатам производственных испытаний применение СТЗ уменьшило погрешность измерений с ± 3-4 мкм до ± 1-2 мкм, повысило достоверность контроля с 70 % до 95 % Производительность увеличилась в 15-20 раз Результаты диссертационной работы внедрены в часовое производство ОАО «ЧЧЗ «Восток», а также в учебный процесс КГТУ им А Н Туполева.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Евдокимов Ю. К., Николаев М. И. Система технического зрения для геометрических микроизмерений // Вестник КГТУ им АН Туполева - 2006 -Выпуск 4(44) - С 21-23

2 Евдокимов Ю.К., Николаев М. И. Анализ источников погрешностей в системе технического зрения при измерении геометрии микрообъектов // Электронное приборостроение Научно-практический сборник Выпуск 2(47) - Казань ЗАО «Новое знание», 2006 — С 54-63

3 Николаев М. И. Математическая модель системы технического зрения для геометрических микроизмерений // Электронное приборостроение Научно-практический сборник Выпуск 2(47) - Казань ЗАО «Новое знание», 2006 - С 64-76

4 Николаев М. И. Аппаратная реализация системы технического зрения для измерения геометрии микрообъектов // Электронное приборостроение Научно-практический сборник Выпуск 3(44) - Казань ЗАО «Новое знание», 2005 -С 19-29

5 Решение от 22 03 2007 о выдаче патента на изобретение согласно заявки 2005140712/28(045339) РФ Способ компенсации погрешности масштабирования системы технического зрения для микроизмерений / Евдокимов Ю. К., Николаев М. И., Доронин А. Н. (РФ)

6 Программное средство поддержки системы технического зрения /Николаев МИ. - Казань, 2006 - Регистр Госкоорцентр, ОФАП

№ 03524577 01512-01 99 01

7 Ю.К.Евдокимов, М.И.Николаев. Методика калибровки изображений микрообъектов и ее реализация программными средствами Lab VIEW //Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и

технологии National Instruments / Между нар. науч -практ конф , Москва, 18-19 ноября 2005 года Сборник трудов конф. - М Изд-во РУДН, 2005 - С 267271

8 М.И.Николаев. Метод компенсации погрешности масштабирования калибровкой яркости изображения в цветовом пространстве RGB Н Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии National Instruments / Междунар науч-практ конф , Москва, 17-18 ноября 2006 года Сборник трудов конф - М Изд-во РУДН, 2006 - С 263265

9 Система машинного зрения для контроля размеров часовых камней Обзор современного состояния систем технического зрения Отчет о НИР (промежуточ ) / КГТУ им А Н Туполева, филиал «Восток», Руководитель Ю К Евдокимов -№ГР 0120 0409420, Инв №02200405344 - Казань, 2004 -52 с ил - Отв исполн МИ Николаев, Соисполн А В Михайлов

10 Система машинного зрения для контроля размеров часовых камней Способ и аппаратно-программные средства системы технического зрения для микроизмерений в световом диапазоне длин волн Отчет о НИР (заключ ) / КГТУ им А Н Туполева, филиал «Восток», Руководитель Ю К Евдокимов -№ ГР 0120 0409420, Инв № 02200607597 - Казань, 2006 - 57 с ил - Отв исполн МИ Николаев, Соисполн А Ю Кирсанов

11 Ю.К.Евдокимов, М.И.Николаев Система измерения геометрии часовых камней на основе технологии машинного зрения // Информационно-телекоммуникационные технологии / Всерос научн -техн конф Тез докл -М Изд-во МЭИ, 2004 -С 13-14

12 М.И.Николаев Разрешающая способность системы машинного зрения // XII Туполевские чтения / Международная молодежная научная конференция, Казань, 10-11 ноября 2004 года Материалы конференции Том IV -Казань Изд-во КГТУ им АН Туполева, 2004 - С 47-48

13 М.И.Николаев Влияние интерполяции на точность оптических измерений // Туполевские чтения / Международная молодежная научная конференция, Казань, 10-11 ноября 2005 года Материалы конференции Том IV -Казань Изд-во КГТУ им АН Туполева, 2005 -С 46-47

14 М.И.Николаев Формирование эталонной модели в системе машинного зрения II XII Туполевские чтения / Международная молодежная научная конференция, Казань, 10-11 ноября 2004 года Материалы конференции Том IV -Казань Изд-во КГТУ им АН Туполева, 2004 -С 48-49

15 М.И.Николаев Метрологическая аттестация системы машинного зрения, основанной на программном обеспечении N1 IMAQ Vision II XII Туполевские чтения / Международная молодежная научная конференция, Казань, 10-11 ноября 2004 года Материалы конференции Том IV - Казань Изд-во КГТУ им А Н Туполева, 2004 - С 49-50

16 М.ИНиколаев Техническое зрение на базе искусственных нейронных сетей в промышленных системах контроля // Образовательные, научные и

инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments /Междунар науч-практ конф, Москва, 15 ноября 2004 года Материалы конф -М Изд-во РУДН, 2004. - С 101.

17 М.И.Николаев Экспериментальные исследования системы технического зрения для измерения микрообъектов // Туполевские чтения /Международная молодежная научная конференция, Казань, 10-11 ноября 2005 года Материалы конференции Том IV - Казань Изд-во КГТУ им А Н Туполева, 2005 - С 48-49

18 М.И.Николаев Погрешность моделирования при измерении диаметров микрообъектов программными средствами LabVIEW II Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments / Междунар науч.-практ конф, Москва, 18-19 ноября 2005 г Сборник трудов конф -М Изд-во РУДН, 2005. - С 372

19 Евдокимов Ю. К., Николаев М. И. Моделирование эффектов дифракции и параллакса на мртовой поверхности // Оптика и образование-2006 /Междунар науч-практ конф Сборник трудов конф - СПб Изд-во СПбГУ ИТМО, 2006 -С 81-82

20 Николаев М. И. Моделирование и экспериментальное исследование дифракционного фильтра // Оптика и образование-2006 / Междунар науч-практ конф Сборник трудов конф - СПб Изд-во СПбГУ ИТМО, 2006 -С 85-86

Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная Печл 1,0 Уел печ л 0,93 Услкр-отт 0,93 Уч-издл 1,0 Тираж 100 Заказ К ff

Типография Издательства Казанского государственного технического университета 420 Ш Казань, К Маркса, 10

Список терминов, условных обозначений и сокращений

Введение

Глава 1. Обзор современных методов и средств оптического контроля и микроизмерений для систем технического зрения

1.1. Классификация методов и средств измерений

1.2. Методы и средства контроля в видимой области спектра

1.3. Методы и средства контроля в ультрафиолетовой области спектра

1.4. Программные средства

1.5. Выводы и постановка задачи исследования

Глава 2. Погрешности системы технического зрения и методы повышения точности производственного контроля

2.1. Выбор метода решения измерительной задачи

2.2. Способ компенсации погрешности системы технического зрения и ^ математическая оценка погрешности системы технического зрения

2.2.1. Классификация источников погрешности

2.2.2. Статистическая модель системы технического зрения

2.2.2.1. Основные влияющие величины

2.2.2.2. Фильтр геометрических шумов на диффузно рассеивающей области

2.2.2.3. Искажение изображения на матовом слое

2.2.2.4. Эффект параллакса изображения на матовом слое

2.2.2.5. Влияние освещения

2.2.2.6. Способ компенсации погрешности масштабирования и метод соприкасающихся объектов

2.2.3. Математическая оценка погрешности системы технического зрения с применением метода соприкасающихся объектов

2.3. Выводы

Глава 3. Моделирование и экспериментальное исследование системы технического зрения ^

3.1. Метод соприкасающихся объектов для калибровки системы . Q

3.2. Метод калибровки яркости изображения в цветовом пространстве

RGB для компенсации погрешности масштабирования

3.3. Влияние фильтрации и объектов с некруговой симметрией на результаты измерений

3.4. Фильтр геометрических шумов на расфокусированном изображении

3.4.1. Фильтрация геометрических шумов двумерным Фурье-фильтром на логическом уровне

3.4.2. Фильтрация геометрических шумов на физическом уровне инструментами Фурье-оптики

3.5. Выводы

Глава 4. Аппаратно-программная реализация системы технического зрения для решения производственной задачи контроля и микроизмерений

4.1. Решение производственной задачи контроля и микроизмерений

4.2. Структурная схема системы технического зрения и алгоритмы функционирования системы

4.3. Программно-алгоритмическое обеспечение системы технического зрения

4.4. Выводы по результатам исследования 95 Заключение 96 Библиографический список 99 Приложения

Актуальность темы. В последнее десятилетие на стыке областей прикладной оптики и средств вычислительной техники интенсивно развиваются системы технического зрения (СТЗ). СТЗ являются разновидностью приборов контроля параметров изделий, включающих оптический датчик изображения (источник измерительной информации), вычислительное устройство (элемент измерительного преобразователя) и программное обеспечение. Основная задача, решаемая такими аппаратно-программными модулями - контроль и измерение геометрических параметров различных объектов. Применение СТЗ исключает оператора из процесса принятия решения о значении измеряемой физической величины, что объективно улучшает показатели точности, достоверности и производительности геометрических измерений. Важными преимуществами СТЗ являются также бесконтактность и дистанционность измерений.

В СТЗ изображение объекта преобразуется в цифровую форму посредством фотоматрицы. Сформированное видео- или фотокамерой цифровое изображение вводится в компьютер и проходит цифровую обработку для определения геометрических параметров объекта.

Одним из интенсивно развивающихся направлений бесконтактных измерений и контроля геометрии объектов в машиностроении, в авиационной промышленности, в медицине и т.д. являются СТЗ, работающие в видимом участке оптического диапазона длин волн. Такие СТЗ имеют высокую производительность и низкую стоимость. Особый прикладной и научный интерес представляет дальнейшее развитие методов и средств СТЗ для контроля и измерения геометрии объектов с микронной погрешностью в видимом спектре в производственных условиях.

Особенностью контроля и микроизмерений в видимом спектре является расположение результатов в области, близкой к дифракционному пределу разрешения. Производственные условия использования СТЗ вносят дополнительные трудности. Это влияние на результат измерений вибраций, оптических помех и неизбежных загрязняющих факторов (пыль, микрочастицы и другие загрязнения объектов измерения условно названы в данной работе «геометрическим шумом»). Весьма важной задачей является разработка способов нейтрализации этих воздействий на метрологические характеристики СТЗ.

Таким образом, разработка и исследование системы технического зрения для контроля и микроизмерений в видимом спектре в производственных условиях является актуальной проблемой.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются геометрический контроль и микроизмерения в видимом участке оптического спектра. Предметом исследования являются способ и методы повышения точности, алгоритмы и аппаратно-программные средства СТЗ производственного контроля и микроизмерений.

Цель работы. Повышение точности и производительности производственного контроля и микроизмерений геометрии объектов в видимом участке оптического спектра.

Научная задача. Разработка научно обоснованной методики повышения точности и производительности автоматизированного контроля и микроизмерений геометрии объектов в видимом участке оптического спектра в производственных условиях на основе системы технического зрения. Направления исследования:

• сравнительный анализ оптических методов бесконтактного контроля и микроизмерений;

• выявление основных факторов, влияющих на точность СТЗ, выполняющей геометрический контроль и микроизмерения в видимом участке оптического спектра в производственных условиях;

• предложить способ и методы компенсации систематической погрешности СТЗ при контроле и микроизмеренях геометрии объектов в видимом участке оптического спектра в производственных условиях;

• разработать аппаратное и программно-алгоритмическое обеспечение СТЗ для производственного контроля и микроизмерений;

• создать действующий образец СТЗ.

Методы исследования. Методы геометрической оптики, методы системного анализа, математической статистики, математического моделирования и программирования, цифровая обработка изображений и технический эксперимент.

Достоверностьполученныхрезультатов. Достоверность обеспечивается сопоставлением теоретических результатов с результатами моделирования, экспериментальными данными, а также практическим внедрением на предприятиях, подтвержденным актами испытаний и внедрения.

Научная новизна работы.

• Проведен анализ погрешностей СТЗ для производственного контроля и микроизмерений в видимом спектре, определены условия «погрешности масштабирования» - погрешности нахождения границы объекта на его изображении (масштабирование), проявляющейся в виде искажения пропорций объектов измерения на их изображениях;

• Предложен способ компенсации погрешности масштабирования, положенный в основу метода калибровки параметров системы - метода соприкасающихся объектов (МСО);

• Предложен метод калибровки яркости (МКЯ), дополняющий МСО и состоящий в калибровке параметров системы калибровкой яркости изображения в цветовом пространстве стандарта RGB;

• Разработаны фильтры «геометрических шумов» на основе диффузного рассеивания (ФД) и на основе расфокусированного изображения (ФР) для фильтрации оптических помех в виде типичных производственных загрязнений микронных масштабов;

• Разработано программно-алгоритмическое обеспечение СТЗ.

Теоретическая значимость. Определены основные источники погрешности СТЗ, а также условия возникновения погрешности масштабирования и предложен способ ее компенсации.

В соответствии с предложенным способом компенсации погрешности разработаны метод соприкасающихся объектов и метод калибровки яркости.

Практическая ценность. По результатам работы созданы две СТЗ для контроля параметров деталей часового производства, которые внедрены на предприятиях как приборы технологического контроля. За счет автоматизации с помощью СТЗ контрольно-измерительных операций, выполнявшихся раньше визуально оператором, повышена достоверность и производительность технологического контроля, в 2-3 раза увеличена точность. Предложенный способ компенсации погрешности и разработанные на его основе методы калибровки (метод соприкасающихся объектов, метод калибровки яркости) и фильтры «геометрических шумов» (ФД, ФР) нашли применение как в составе разработанной СТЗ, так и в составе других средств оптического технологического контроля.

Публикация и апробация результатов. Основные результаты работы обсуждены на научно-технических конференциях:

• «Информационно-телекоммуникационные технологии». Всерос. науч.-техн. конф. в Сочи, 2004 г.;

• «Туполевские чтения». Междунар. молодежная науч. конф. в Казани, 2004,2005 г.г.;

• «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии National Instruments». Междунар. науч.-практ. конф. в Москве, 2004,2005, 2006 г.г.;

• «Оптика и образование-2006». Междунар. науч.-практ. конф. в Санкт-Петербурге, 2006 г.

Основное содержание диссертации отражено в 20 печатных работах (в том числе одна статья в издании, рекомендованном ВАК), включая решение о выдаче патента на способ компенсации погрешности масштабирования, а также свидетельство о регистрации программного средства поддержки СТЗ.

Реализация результатов. В период 2003-2006 г.г. КГТУ им. А.Н. Туполева по заказам предприятий ООО ПФ «Бриолет», ООО «Научно-технический центр «Восток» выполнены две хоздоговорные НИР "Система машинного зрения для контроля размеров часовых камней" и "Система технического зрения для измерений часовых деталей платино-мостового производства". Разработаны и созданы СТЗ «Бриолет-01» и «ПМП-01» для измерения геометрических параметров часовых камней.

СТЗ внедрены на предприятиях как приборы технологического контроля в часовом производстве. На ООО ПФ «Бриолет» применение СТЗ уменьшило погрешность измерения с ± 3 мкм до ± 1-2 мкм и увеличило достоверность контроля с 70 % до 95 %. На ООО «НТЦ «Восток» погрешность измерений уменьшена с ±4 мкм до ±2 мкм, производительность процесса контроля возросла в 15+20 раз. Результаты работы внедрены также в учебный процесс КГТУ им. А.Н. Туполева в виде лабораторных работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация».

Пути дальнейшей реализации. ООО «НТЦ «Восток» планирует развитие сети разработанных автором СТЗ на различных производственных участках ОАО «ЧЧЗ «Восток» с последующим объединением локальных СТЗ в единую сеть как инструментальную основу системы качества ОАО «ЧЧЗ «Восток». Запланирована НИР на разработку СТЗ для ОАО «Казанский вертолетный завод». В учебном процессе КГТУ им. А.Н. Туполева предусмотрено дальнейшее развитие лабораторного практикума на базе СТЗ. Дальнейшей реализации полученных результатов будут способствовать дополнительные работы по метрологической аттестации разработанной СТЗ. На защиту выносятся следующие положения:

1. Способ компенсации погрешности масштабирования, положенный в основу метода соприкасающихся объектов (МСО) для калибровки параметров СТЗ;

2. Фильтр «геометрических шумов» на основе диффузного рассеивания (ФД);

3. Фильтр «геометрических шумов» на основе расфокусированного изображения (ФР);

4. Алгоритмическое и программное обеспечение СТЗ для контроля и микронных измерений;

5. Аппаратная реализация СТЗ для контроля и микронных измерений в видимом участке оптического спектра.

4.4. Выводы по результатам исследования

1. Выполнена классификация и проведен сравнительный анализ машинных оптических методов бесконтактного контроля и микроизмерений. Обоснован выбор методов и средств, наиболее подходящих для решения производственной задачи. Указаны основные факторы, характерные для СТЗ и ограничивающие точность производственного контроля в видимом диапазоне. Эти факторы систематизированы и представлены через погрешность масштабирования (искажение пропорций на изображениях).

2. Предложен способ компенсации погрешности масштабирования. Новизна способа подтверждена патентом на изобретение (получено положительное решение о выдаче патента, см. прил. 5). Предложенный способ реализован в виде процедур, названных методом соприкасающихся объектов (МСО) и методом калибровки яркости (МКЯ). Показана эффективность применения способа для компенсации систематических погрешностей и калибровки системы.

3. На основе предложенного способа разработаны фильтры «геометрических шумов» для фильтрации загрязняющих объект измерения микрочастиц. Исследованы альтернативные варианты и показана эффективность предложенных фильтров в производственных условиях.

4. Разработана статистическая модель СТЗ, для которой приведена оценка погрешности в режимах контроля и измерения. Получена теоретическая оценка среднего значения погрешности измерений ± 1-2 мкм. Предложенная модель СТЗ позволяет оценить погрешность как системы в целом, так и ее функциональных элементов. Показана возможность компенсации большой группы систематических погрешностей предложенным способом (МСО).

5. Моделированием и экспериментальными исследованиями СТЗ найдено реальное значение оценки погрешности ± 1-2 мкм. Данная точность достигнута применением разработанных методов МСО, МКЯ и фильтров ФД, ФР.

6. Разработано аппаратное и программно-алгоритмическое обеспечение СТЗ для геометрического контроля и микроизмерений в производственных условиях. Программное обеспечение СТЗ зарегистрировано в отраслевом фонде алгоритмов программ (см. прил. 6).

7. Создано два действующих образца СТЗ. По результатам производственных испытаний применение СТЗ уменьшило погрешность измерений с ± 3-4 мкм до ± 1-2 мкм, повысило достоверность контроля с 70 % до 95 %. Производительность увеличилась в 15+20 раз. Результаты диссертационной работы внедрены в часовое производство ОАО «ЧЧЗ «Восток» (см. прил. 7), а также в учебный процесс КГТУ им. А.Н. Туполева.

Заключение

В последнее десятилетие на стыке областей прикладной оптики и средств вычислительной техники интенсивно развиваются системы технического зрения (СТЗ). Основная задача, решаемая этими аппаратно-программными комплексами - контроль и измерение геометрических параметров объекта. Применение СТЗ исключает оператора из процесса принятия решения о значении измеряемой физической величины, что объективно улучшает показатели точности, достоверности и производительности геометрических измерений. Важными преимуществами СТЗ являются также бесконтакность и дистанционность измерений.

В работе рассматривается одно из интенсивно развивающихся направлений бесконтактных измерений и контроля геометрии объектов в машиностроении, в авиационной промышленности, в медицине и т.д. являются СТЗ, работающие в видимом участке оптического спектра. Такие СТЗ имеют высокую производительность и низкую стоимость.

Проведенные в работе исследования показали, что существует проблема применения СТЗ в области приборостроения, проблема заключается в том, что существующие системы, работающие в видимом участке оптического спектра, не обеспечивают требуемую для приборостроения погрешность около одного микрометра. Это объясняется тем, что особенностью контроля и микроизмерений в диапазоне видимых длин волн является соизмеримость длины волны и пространственной разрешающей способности измерений, а также дифракционные эффекты. Производственные условия использования СТЗ вносят дополнительные трудности при практической реализации контроля и микроизмерений. Это влияние вибраций, оптических помех и неизбежных загрязняющих факторов в производственных условиях (пыль, микрочастицы).

Для решения проблемы повышения точности и производительности производственного контроля геометрии объектов в видимом участке оптического спектра необходимо разработать метод машинного контроля и микроизмерений геометрии объектов в видимом спектре в производственных условиях. В плане решения проблемы повышения точности и производительности в диссертационной работе были сформулированы и решены следующие задачи:

1) выполнен сравнительный анализ машинных оптических методов бесконтактного контроля и микроизмерений;

2) разработаны количественные и качественные критерии, используемые при бесконтактном геометрическом контроле и микроизмерениях в производственных условиях;

3) предложен способ компенсации погрешности при контроле и микроизмерении геометрии объектов в видимом участке оптического спектра в производственных условиях;

4) разработана модель СТЗ, математически оценена погрешность;

5) разработано аппаратное и программно-алгоритмическое обеспечение СТЗ для геометрического контроля и микроизмерений в производственных условиях;

6) создано два экспериментальных образца СТЗ.

В процессе решения поставленных задач были выявлены специфические погрешности, оказывающие существенное влияние на точность производственного контроля и микроизмерений в видимом участке оптического спектра. Как показано в работе, некоторые погрешности могут достигать 10 мкм и более. В работе удалось систематизировать и сгруппировать погрешности, в результате наиболее значимой оказалась «погрешность масштабирования», включающая в себя большую группу систематических погрешностей, связанных с параметрами освещения объекта измерения, с параметрами цифровой обработки сформированного в системе изображения.

В диссертационной работе предложен способ компенсации погрешности масштабирования и разработаны методы, позволившие выполнять производственный контроль и микроизмерения в видимом участке оптического спектра. Новизна работы заключается в следующем:

1) проведен анализ погрешностей СТЗ, выполняющей контроль и микроизмерения в производственных условиях в видимом спектре, определены условия возникновения «погрешности масштабирования» -погрешности проведения границы на изображении объекта (масштабирование);

2) предложен способ компенсации погрешности масштабирования, положенный в основу метода калибровки параметров системы (МСО);

3) предложен метод калибровки яркости (МКЯ), дополняющий возможности метода МСО и состоящий в калибровке параметров системы калибровкой яркости изображения в цветовом пространстве стандарта RGB;

4) разработаны два варианта фильтров (ФД, ФР) для фильтрации оптических помех в виде типичных производственных загрязнений микронных масштабов, применяемый совместно с предложенным способом.

5) разработано алгоритмическое и программное обеспечение функционирования СТЗ, реализующее предложенный способ. Основные научные результаты могут быть сформулированы следующим образом:

1) Разработаны метод соприкасающихся объектов, метод калибровки яркости, методы фильтрации.

2) Моделирование погрешностей измерения в видимом спектре в производственных условиях позволило определить основные источники погрешностей СТЗ, а также условия возникновения погрешности масштабирования и сформулировать способ ее компенсации методом МСО.

3) Моделированием предложенных и классических фильтров показано более высокое быстродействие и более высокая степень фильтрации предложенных вариантов фильтрации загрязнений. Показана возможность повышения точности измерений в 2-3 раза в производственных условиях в видимом спектре.

Практическая ценность состоит в том, что:

1) получена возможность выполнять машинный производственный контроль и микроизмерения в видимом спектре;

2) по результатам работы созданы две СТЗ для контроля параметров деталей часового производства. СТЗ прошли успешные испытания и внедрены на предприятиях как приборы технологического контроля;

3) предложенный способ компенсации погрешности и разработанные в рамках диссертационной работы методы калибровки (метод соприкасающихся объектов, метод калибровки яркости) и фильтр ФД нашли применение как в составе разработанной СТЗ, так и в составе других средств оптического технологического контроля;

4) применение СТЗ на производстве часовых камней уменьшило погрешность измерений с ± 3 мкм до ± 1-2 мкм, а достоверность результатов возросла с 70% до 95%;

5) разработанная для измерения часовых камней СТЗ была быстро и при минимальных затратах на аппаратное обеспечение адаптирована для решения новой измерительной задачи - измерение с погрешностью ± 2 мкм межцентровых расстояний на деталях платино-мостового производства для часовых механизмов (около 40 точек на одной детали). На платино-мостовом производстве применение СТЗ уменьшило погрешность измерений с ± 3 мкм до ± 2 мкм, производительность процесса контроля возросла в 15+20 раз.

Дальнейшей реализации полученных в диссертационной работе результатов будет способствовать выполнение дополнительных работ по вопросам метрологической аттестации СТЗ и математическое исследование влияния интерполяции на точность измерений.

1. Вартанян, Ю. С. Оптические методы контроля интегральных микросхем: состояние и перспективы совершенствования Текст. / Ю. С. Вартанян, Н. С. Розиньков, J1. Г. Дубицкий [и др.] ; под. общ. ред. J1. Г. Дубицкого. — М. : Радио и связь, 1982. — 136 с.

2. Годжаев, Н. М. Оптика Текст. : учеб. пособие для вузов / Н. М. Годжаев. — М.: Высшая школа, 1977. — 432 с.

3. ГОСТ 19795-82. Проекторы измерительные. Общие технические условия Текст. — Введ. 1984-01-01. — М.: Изд-во стандартов, 1983. — 10 с.

4. Пат. 2199152 Российская Федерация, МПК7 G 09 В 23/28, А 61 В 17/58.

5. А. с. 1489351 СССР, МКИ6 G 01 М 11/02. Способ поверки меры Текст. / В. А. Куликов, В. Н. Федорец, С. А. Иноземцев (СССР). — № 4217031/10 ; заявл. 27.03.87 ; опубл. 10.01.96, Бюл. № 12. — 5с.: ил.

6. Воронин, Ю. М. Ближнепольный туннельный сканирующий оптический микроскоп Текст. / Ю. М. Воронин, М. М. Иванов, П. С. Парфенов [и др.] // Известия вузов. Приборостроение. — 2004. — Том 47, № 12. — С. 45-50.

7. Никифоров, А. Д. Метрология, стандартизация и сертификация Текст. : учеб. пособие / А. Д. Никифоров, Т. А. Бакиев. — Изд. 2-е. — М. : Высш. шк., 2003. —422 с.

8. Малакара, Д. Оптический производственный контроль Текст. : [пер. с англ.] / Дэниел Малакара. — М.: Машиностроение, 1985. — 400 с.

9. Николаев, М. И. Разрешающая способность системы машинного зрения Текст. / М. И. Николаев // Туполевские чтения. Междунар. молодежная науч. конф.: Материалы конф. Том 4. — Казань: Изд-во Казан, гос. тех. ун-та, 2004. — С. 47-48.

10. Зисман, Г. А. Курс общей физики Текст. : учеб. пособие для вузов / Г. А. Зисман, О. М. Тодес. — Изд. 5-е. — М. : НАУКА, 1972. — 784 с.

11. ГОСТ 8.336-78. ГСИ. Машины оптико-механические типа ИЗМ для измерения длин. Методы и средства поверки Текст. — Введ. 1980-07-01. — М. : Изд-во стандартов, 1979. — 27 с.

12. ГОСТ 4.460-86. Система показателей качества продукции. Объективы. Номенклатура показателей Текст. — Введ. 1988-01-01. — М.: Изд-во стандартов, 1987. — 11 с.

13. ГОСТ 4.451-86. Система показателей качества продукции. Микроскопы световые. Номенклатура показателей Текст. — Введ. 1988-01-01. — М.: Изд-во стандартов, 1987. — 11 с.

14. ГОСТ 4.452-86. Система показателей качества продукции. Приборы фотометрические. Номенклатура показателей Текст. — Введ. 1988-01-01. — М. : Изд-во стандартов, 1987. — 15 с.

15. ГОСТ 24521-80. Контроль неразрушающий оптический. Термины и определения Текст. — Введ. 1982-01-01. — М. : Изд-во стандартов, 1988. — 11 с.

16. ГОСТ 7427-76. Геометрическая оптика. Термины, определения и буквенные обозначения Текст. — Введ. 1977-07-01. — М. : Изд-во стандартов, 1988. —19 с.

17. ГОСТ 7601-78. Физическая оптика. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин Текст. — Введ. 1980-01-01. — М. : Изд-во стандартов, 1999. — 18 с.

18. Системы технического зрения Текст. : сб. науч. тр. / Акад. Наук СССР, Научный совет по проблеме Робототехника и автоматизированное производство. — М. :Наука, 1991, —200 с.

19. Заенцев, И. В. Нейронные сети: основные модели Текст.: учеб. пособие к курсу «Нейронные сети» для студентов 5 курса магистратуры / И. В. Заенцев. — Воронеж: ВГУ, 1999. — 76 с.

20. Hoang, М. A. Color texture measurement and segmentation Текст. / Minh A. Hoang, Jan-Mark Geusebroek, Arnold W.M. Smeulders II Signal Processing. — 2005. — Выпуск 85. — С. 265-275.

21. Lazzari, A. Evaluation of the uncertainty of an optical machine with a vision system for contact-less three-dimensional measurement Текст. / Annarita Lazzari a, Gaetano Iuculano II Measurement. — 2004. — Выпуск 36. — С. 215-231.

22. Коляда, Ю. Б. Цифровой измерительный микроскоп Текст. / Ю.Б. Коляда, Ю.С. Королев [и др.] // Измерительная техника. — 2005. — Выпуск 5. — С. 20-23.

23. Пат. 2255991 Российская Федерация, МПК7 С 21 D 9/06. Способ калибровки трубчатых изделий Текст. / Д. А. Ширяев, Н. П. Глухов, О. В.

24. Роздольская, В. М. Добулевич ; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие Производственное объединение «Электрохимический завод». — № 2004112720/02 ; заявл. 23.04.2004 ; опубл. 10.07.2005, Бюл.№ 19. —5 с.

25. Пат. 2091710 Российская Федерация, МПК6 G 01 В 21/20, G 01С 3/00.

26. Способ построения профилей трехмерных объектов и устройство для его осуществления Текст. / А. С. Казаков, В. П. Карпов, Ю. К. Коноплянников, Б. В. Прилепский, И. И. Пузыревский ; заявители и патентообладатели А. С. Казаков,

27. B. П. Карпов, Ю. К. Коноплянников, Б. В. Прилепский, И. И. Пузыревский. — № 95122225/28 ; заявл. 29.12.95 ; опубл. 27.09.97, Бюл. № 08. — 12 с.: ил.

28. Пат. 2113724 Российская Федерация, МПК6 G 02 В 27/00, 21/06. Осветитель Текст. / С. А. Говзич, В. JI. Корнейчик, А. А. Кудряшов ; заявитель и патентообладатель ОАО «Пеленг». — № 96106087/28 ; заявл. 28.03.96 ; опубл. 20.06.98, Бюл. № 08. — 1с.: ил.

29. Заявка 2004104494/09 Российская Федерация, МПК7 G 01 М 11/02.

30. Заявка 2003123313/09 Российская Федерация, МПК7 G 06 К 9/46.

31. Устройство для обработки изображений Текст. / А. Е. Архипов, В. С. Яковлева,

32. C. В. Дегтярев, В. С. Титов (РФ) ; заявитель Курский государственный технический университет. — № 2003123313/09 ; заявл. 16.09.2003 ; опубл. 10.03.1905, Бюл. № 7. — 1 с.

33. А. с. 1357702 СССР, МКИ4 G01 В 11/08. Фотометрическое измерительное устройство Текст. / С. О. Варданян (СССР). — № 4060883/24-28 ; заявл. 22.04.86 ; опубл. 07.12.87, Бюл. № 45. — 2с.: ил.

34. А. с. 1534423 СССР, МКИ4 G 03 В 39/00. Высокоскоростная фотокамера Текст. / Т. А. Оселашвили, О. М. Сулава, А. Ф. Чачаков (СССР). — № 4432272/24-10 ; заявл. 29.03.88 ; опубл. 07.01.90, Бюл. № 1. — 2 с.: ил.

35. А. с. 1589048 СССР, МКИ4 С 01 В 11/08. Способ бесконтактного измерения диаметров цилиндрических объектов Текст. / А. Н. Макаров (СССР). — № 4491565/24 ; заявл. 10.10.88 ; опубл. 30. 08.90, Бюл. № 32. — 2с.: ил.

36. А. с. 1516773 СССР, МКИ4 С 01 В 11/08. Способ измерения диаметра непрозрачных тонких нитей Текст. / В. Г. Жилин, Ю. П. Ивочкин, А. А. Оксман (СССР). — № 4188494/24-28 ; заявл. 30.01.87 ; опубл. 23.10.89, Бюл. № 39. — 2 с. : ил.

37. А. с. 761830 СССР, МКИ3 (7 01 В 11/08. Способ контроля геометрических размеров микрообъектов Текст. / В. К. Александров, Ю. Н. Биенко, В. Н. Ильин, Е. С. Рогальский (СССР). — № 2653450/25-28 ; заявл. 19.07.78 ; опубл. 07.09.80, Бюл. № 33. — 4 с.: ил.

38. А. с. 1418565 СССР, МКИ4 С 01 В 11/08. Устройство для измерения диаметров деталей Текст. / В. Л. Попов, Д. И. Янкелевич, С. В. Попов, А. С Песоцкий (СССР). — № 4085403/24-28 ; заявл. 10.07.86 ; опубл. 23.08.88, Бюл. № 31. —2 с.: ил.

39. А. с. 731278 СССР, МКИ3 С 01 5 11/08. Устройство для измерения малых размеров Текст. / Р. М. Бычков, В. И. Волков, Н. Г. Соловьев (СССР). — № 2568833/25-28 ; заявл. 10.01.78 ; опубл. 30.04.80, Бюл. № 16. — 2с.: ил.

40. Реков, А. И. Приборные камни Текст. / А. И. Реков. — М. : МАШГИЗ, 1959, — 152 с.

41. ГОСТ 29154-91. Камни часовые функционалные и нефункциональные Текст. — Введ. 1992-11-01. — М.: Изд-во стандартов, 1992. — 7 с.

42. ГОСТ 4.345-85. Система показателей качества продукции. Камни часовые и технические. Номенклатура показателей Текст. — Введ. 1987-01-01. — М.: Изд-во стандартов, 1986. — 16 с.

43. Екимов, К. А. Использование программной среды LabVIEW в спектроскопическом эксперименте Текст. / К. А. Екимов, JI. А. Луизова, Р. В. Приходченко [и др.] // Известия вузов. Приборостроение. — 2004. — Том 47, № 6. —С. 51-56.

44. Патон, Б. LabVIEW: основы аналоговой и цифровой электроники Текст. : лабораторный практикум / проф. Барри Патон. — Изд-во университета Dalhousie, 2002. —190 с.

45. СПб: СПбГУ ИТМО, 2002. — С. 83-84.

46. ВидеоТесТ-Размер 5.0. Анализ изображений Электронный ресурс. / ООО «ВидеоТесТ». — Электрон, текстовые, граф. дан. (188 кбайт). — 2005. — Режим доступа: http://www.videotest.ru/docs/russian/datasheets/size50ru.pdf, свободный.

47. Загл. с домашней страницы Интернета. — Данные соответствуют 28.06.2005.

48. Пью, А. Техническое зрение роботов Текст. : [пер. с англ.] / Алан Пью. — М.: Машиностроение, 1987. — 320 с.

49. HOMMEL TESTER Электронный ресурс. / Hommelwerke GmbH. — Электрон, текстовые, граф. дан. (275 кбайт). — 2005. — Режим доступа: hommelwerke.de, свободный. — Загл. с домашней страницы Интернета. — Данные соответствуют 22.02.2005.

50. Якушев, А. И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения Текст. : учебник для втузов / А. И. Якушев, Л. Н. Воронцов, Н. М. Федотов. — М.: Машиностроение, 1987. — 352 с.

51. Форсайт, Д. А. Компьютерное зрение. Современный подход Текст. : [пер. с англ.] / Дэвид А. Форсайт, Ж. Понс. — М. [и др.]: Вильяме, 2004. — 928 с.

52. Гашников, М. В. Методы компьютерной обработки изображений Текст. / М. В. Гашников, Н. И. Глумов, Н. Ю. Ильясова [и др.] ; под. общ. ред. В. А. Сойфера. — Изд. 2-е, испр. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. — 784 с.

53. Фурман, Я. А. Введение в контурный анализ; приложения к обработке изображений и сигналов Текст. / Я. А. Фурман, А. В. Кревецкий, А. К. Передреев [и др.] ; под. общ. ред. Я. А. Фурмана. — Изд. 2-е, испр. — М. : ФИЗМАТЛИТ, 2003. — 592 с.

54. Пантелеев, В. Г. Компьютерная микроскопия. Текст. / В. Г. Пантелеев, Е. И. Клыкова, О. В. Егорова. — М.: Техносфера, 2005. — 320 с.

55. Santo, М. Standard uncertainty evaluation in image-based measurements Текст. / Massimo De Santo, Consolatina Liguori, Alfredo Paolillo, Antonio Pietrosanto II Measurement. — 2004. — Выпуск 36. — С. 347-358.

56. Евдокимов, Ю. К. LabVIEW для радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора Текст.: практическое руководство для работы в программной среде LabVIEWIЮ. К. Евдокимов, В. Р. Линдваль, Г. И. Щербаков. — М. : ДМК Пресс, 2007. — 400 с.

57. Николаев, М. И. Аппаратная реализация системы технического зрения для измерения геометрии микрообъектов Текст. / М. И. Николаев // Электронное приборостроение. Научно-практический сборник. Выпуск 3(44). — Казань: ЗАО «Новое знание», 2005. — С. 19-29.

58. Назаров, Н. Г. Основные понятия и математические модели Текст. : учеб. пособие для вузов / Н. Г. Назаров. — М. : Высш. шк., 2002. — 348с.

59. ГОСТ 8.050-73. Государственная система обеспечения единства измерений. Нормальные условия выполнения линейных и угловых измерений Текст. — Введ. 1975-01-01. —М. : Изд-во стандартов, 1974. — 19 с.

60. ГОСТ 8.395-80. Государственная система обеспечения единства измерений. Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования Текст. — Введ. 1981-07-01. — М. : Изд-во стандартов, 1981. — 7 с.

61. Карапетьянц, M. X. Основные термодинамические константы веществ Текст. : справочник / M. X. Карапетьянц, M. J1. Карапетьянц. — JI. : Химия, 1977.228 с.

62. Николаев, М. И. Влияние интерполяции на точность оптических измерений Текст. / М. И. Николаев // Туполевские чтения. Междунар. молодежная науч. конф. : Материалы конф. Том 4. — Казань: Изд-во Казан, гос. тех. ун-та, 2005. — С. 46-47.

63. National Instruments. Vision. Documentation. IMAQ Vision for LabVIEW User Manual Электронный ресурс. ; Worldwide Technical Support and Product Information /National Instruments Corporate Headquarters. — October 2000 Edition.

64. Electronic text data (1 file : 1.2 Mbytes). — Austin Texas USA : National Instruments Corporation, 2001. — Систем, требования: Windows 2000/NT/Me/9x.1. Part Number 322917^-01.

65. Николаев, M. И. Формирование эталонной модели в системе машинного зрения Текст. / М. И. Николаев // Туполевские чтения. Междунар. молодежная науч. конф. : Материалы конф. Том 4. — Казань: Изд-во Казан, гос. тех. ун-та, 2004. —С. 48-49.

66. МИ 1951. ГСИ. Динамические измерения. Термины и определения Текст. : (сб. нормативных документов ГСИ. Измерения). — М. : Изд-во стандартов, 1997.1. С. 63-69.

67. МИ 2091. ГСИ. Измерения величин. Общие требования Текст. : (сб. нормативных документов ГСИ. Измерения). — М. : Изд-во стандартов, 1997. — С. 5-21.

68. ГОСТ 8.207-76. Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения Текст. — Введ. 1977— 01-01. — М. : Изд-во стандартов, 1976. — 13 с.

69. ГОСТ 8.009-84. Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений Текст. — Введ. 1986-01-01. — М. : Изд-во стандартов, 1985. — 39 с.

70. МИ 2246. ГСИ. Погрешности измерений. Обозначения Текст. : (сб. нормативных документов ГСИ. Измерения). — М. : Изд-во стандартов, 1997. — С. 70-77.

71. ГОСТ 17353-89. Приборы для измерений отклонений формы и расположения поверхностей вращения. Типы. Общие технические требования Текст. — Введ. 1991-01-01. — М.: Изд-во стандартов, 1990. — 8 с.

72. ГОСТ 8.417-2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин Текст. — Введ. 2003-09-01. — М. : Изд-во стандартов, 2003. — 32 с.

73. ГОСТ 8.009-84. Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений Текст. — Введ. 1986-01-01. — М.: Изд-во стандартов, 1985. — 39 с.

74. МИ 2177. ГСИ. Измерения и измерительный контроль. Сведения о погрешносиях измерений в конструкторской и технологической документации Текст. : (сб. нормативных документов ГСИ. Измерения). — М. : Изд-во стандартов, 1997. — С. 152-153.

75. ГОСТ 19.301-79. Единая система программной документации. Программа и методика испытаний. Требования к содержанию и оформлению Текст. — Введ. 1981-01-01. — М.: Изд-во стандартов, 1980. — 2 с.

76. МИ 1552. ГСИ. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей результатов измерений Текст. : (сб. нормативных документов ГСИ. Измерения). — М.: Изд-во стандартов, 1997. — С. 112-116.

77. ГОСТ 27300-87. Информационно-измерительные системы. Общие требования, комплектность и правила составления эксплуатационной документации Текст. — Введ. 1988-07-01. — М. : Изд-во стандартов, 1988. — 8 с.

78. МИ 2222. ГСИ. Виды измерений. Классификация Текст. : (сб. нормативных документов ГСИ. Измерения). — М. : Изд-во стандартов, 1997. — С. 22-39.

79. ГОСТ Р 8.563-96. Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений Текст. — Введ. 1997-07-01. — М. : Изд-во стандартов, 1997. — 25 с.

80. ГОСТ Р 50314-92. Оптика. Предпочтительные длины волн Текст. — Введ. 1993-07-01. — М.: Изд-во стандартов, 1993. — 7 с.

81. МИ 2083. ГСИ. Измерения косвенные. Определение результатов измерений и оценивание их погрешностей Текст. : (сб. нормативных документов ГСИ. Измерения). — М.: Изд-во стандартов, 1997. — С. 105-111.

82. Авдеев, Б. Я. Основы метрологии и электрические измерения Текст. : учебник для вузов / Б. Я. Авдеев, Е. М. Антонюк, Е. М. Душин [и др.] ; под. общ. ред. Е. М. Душина. — Изд. 6-е, перераб. и доп. — JT. : Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. —480 с.

83. Сергеев, А. Г. Метрология Текст.: учеб. пособие для вузов / А. Г. Сергеев, В. В Крохин. — М.: Логос, 2000. — 408 с.

84. Швандар, В. А. Стандартизация и управление качеством продукции Текст. : учебник для вузов / В. А. Швандар, В. П. Панов, Е. М. Купряков [и др.]; под. общ. ред. проф. В. А. Швандара. — Изд. 6-е, перераб. и доп. — М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2000. — 487 с.

85. Атамалян, А. Г. Приборы и методы измерения электрических величин Текст. : учеб. пособие для втузов / Э. Г. Атамалян. — М. : Высш. шк., 1989. — 408 с.

86. Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика Текст.: учеб. пособие для вузов / В. Е. Гмурман. — М.: Высш. шк., 1998. — 496 с.

87. Бронштейн, И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов Текст. / И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. — Изд. 13-е, исправленное. — М. .-Наука, 1986. —544с.

88. Латыпов, Я. М. Влияние разброса параметров элементов фотоприемного устройства на характеристики тепловизионной системы Текст. : дис. канд. техн. наук : 05.11.13 : защищена 22.01.02 : утв. 15.07.02 / Латыпов Ярослав Маратович.

89. Казань, 2006. — 165 с. — Библиогр.: с. 119-125. — 04200201565.

90. Данные соответствуют 11.07.2003.

91. Аксенов, И. Б. Метод бинаризации в задачах сегментации тепловизионных пиксельных изображений Текст. / И. Б. Аксенов // Вестник КГТУ. — 2005. — Выпуск 1(37). —С. 16-18.

92. Беляков, Ю. М. Исследование волоконно-оптической головки считывания Текст. / Ю. М. Беляков, Ю. А. Пряхин, А. Р. Магафуров [и др.] // Вестник КГТУ. — 2004. — Выпуск 3(35). — С. 23-27.

93. Авилов, В. П. Круговые переменные фильтры для области спектра 0,2515,0 мкм Текст. / В. П. Авилов // Вестник Омского университета. — 1997. — Выпуск 4. — С. 21-23.

94. Николаев, М. И. Моделирование и экспериментальное исследование дифракционного фильтра Текст. / М. И. Николаев // Оптика и образование-2006. Междунар. науч.-практ. конф. : Сборник трудов конф. — СПб. : Изд-во СПбГУ ИТМО, 2006. —С. 85-86.

95. Евдокимов, Ю. К. Система технического зрения для геометрических микроизмерений Текст. / Ю. К. Евдокимов, М. И. Николаев // Вестник КГТУ. — 2006. — Выпуск 4(44). — С. 21-23.

96. ГОСТ 9038-90. Меры длины концевые плоскопараллельные. Технические условия Текст. — Введ. 1991-07-01. — М. : Изд-во стандартов, 1991. — 14 с.

97. Николаев, М. И. Математическая модель системы технического зрения для геометрических микроизмерений Текст. / М. И. Николаев // Электронное приборостроение. Научно-практический сборник. Выпуск 2(47). — Казань: ЗАО «Новое знание», 2006. — С. 64-76.

98. Аничкин, С. А. Протоколы информационно-вычислительных сетей Текст. : справочник / С. А. Аничкин, С. А. Белов, А. В. Бернштейн [и др.]; под. общ. ред. И. А. Мизина, А. П. Кулешова. — Изд. 6-е, перераб. и доп. — М. : Радио и связь, 1990, —504 с.

99. МИ 1967. ГСИ. Выбор методов и средств измерений при разработке методик выполнения измерений. Общие положения Текст. : (сб. нормативных документов ГСИ. Измерения). — М.: Изд-во стандартов, 1997. — С. 139-151.

100. Пескова, С. А. Центральные и периферийные устройства электронных вычислительных средств Текст. : учеб. пособие для вузов / С. А. Пескова, А. И. Гуров, А. В. Кузин ; под. общ. ред. проф. О. П. Глудкина. — М. : Радио и связь, 2000. —496 с.