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引言对于锥螺纹而言，由于其几何参数的复杂性，需要测量的参数较多。锥螺纹检测一般采用接触式测量方法。接触式方法测量螺纹，通常只能逐个参数测量，不仅效率低，也很难得到精度较高的测量结果。近年来，机器视觉检测技术逐渐成为检测行业的一项热点技术。机器视觉测量方法属于非接触式测量方式，一次测量测得的螺纹几何参数多，效率高，特别适合于复杂的锥螺纹几何参数测量。但是由于受到ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕ－ｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）尺寸和精度的限制，一般认为机器视觉检测精度较低，很难适应有较高精度要求的螺纹检测。随着光电传感技术的迅速发展，光栅和ＣＣＤ器件精度不断提高，采用机器视觉方法实现有高精度要求的锥螺纹几何参数测量已经成为可能。本文用高精度光栅和高精度ＣＣＤ构建了锥螺纹参数测量仪，结合一定的数据处理方法，通过试验和理论分析能满足较高精度锥螺纹参数测量要求。
测量原理一直以来，基于ＣＣＤ传感器的图像测量方法都存在测量精度不高的问题。要想提高测量精度，通常采用有以下四种方法。（１）采用高分辨率的ＣＣＤ摄像机；（２）采用频率比较高的图像卡；（３）采用特殊的光源进行照明；（４）对得到的图像进行亚像素细分；由于目前适用于工业测量的ＣＣＤ摄像机分辨率有限（一般象元间隔＞３μｍ），以这样的分辨率对被测对象实现全景测量，其测量精度很难满足要求。比如用象元间距３．６μｍ、全尺寸ＣＣＤ对２５ｍｍ待测长度测量，则每象元当量长度会超过３μｍ。比如对管径６０ｍｍ锥螺纹进行测量，则即使使用全尺寸ＣＣＤ也会使每象元当量长度超过０．０１ｍｍ。采用特殊光源和频率比较高的图像采集卡只能提高图像质量，不能增加ＣＣＤ的象元数量，因此，用以上２２～３３方法是不能从原理上提高测量精度的。
而对图像进行亚像素细分又会降低测量的可靠性。如果对待测对象进行分段测量，使每次测量目标区边长小于３ｍｍ，则理论上可以使每象元当量长度小于０．５μｍ。为此采用如图１所示测量方案。将待测锥螺纹管取Ⅰ～Ⅵ目标区进行测量，每个目标区至少包含一个完整牙型，并保证Ⅰ～Ⅲ与Ⅳ～Ⅵ按理论轴线对称，再利用高精度光栅记录每个目标区域之间位置关系Ｌ１、Ｌ２、Ｓ１～Ｓ４，则可以利用这６个样本图像求出锥螺纹相关几何尺寸。由于Ｌ１、Ｌ２、Ｓ１、，Ｓ２、Ｓ′、Ｓ″由精度０．５μｍ高精度ＨＥＩＤＥＮＨＡＮ因钢光栅尺获得，而牙型参数由１／２″ＯＫ＿１３２０（总象元１３９２＊１０４０）ＣＣＤ传感器获取的图像获得。如按照每象元当量０．２８μｍ，每次测量需要两次读取光栅，由以下计算可以知道，测量精度可以保证在１μｍ以下。
