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随着我国工业朝着智能化、自动化方向的发展，对零件的精度要求越来越高，随之而来对测量技术精度、速度、自动化程度要求也日益苛刻。尤其对于特殊用途的微小零件，传统测量技术已不能满足其测量方法和高测量精度的需求。进入21世纪后，机器视觉技术得到了快速发展，以及虚拟仪器发展给其编程带来的便捷，该技术已经广泛的应用在精密测量和工业无损检测领域。与接触式测量技术相比，具有更大的灵活性和适应性，自动化程度大大提高，使在线测量成为可能。 本文针对以上情况，基于虚拟仪器LabVIEW设计平台，研制了一套高精度零件几何尺寸视觉测量系统。具体工作如下: 首先在研究测量对象及视觉测量系统的基础上确定了总体设计方案。在系统硬件方面，对图像采集系统、照明系统、机械运动机构和光学平台进行了选型和设计，构建了视觉检测系统硬件平台。相机和镜头在三维伺服运动机构精密控制下，完成精确定位、自动调焦和图像采集等功能。 本文改进设计了一种对焦深度法和离焦深度法相结合的自动对焦方法。对自动对焦原理和所涉及的图像清晰度评价函数、镜头反馈控制算法和对焦窗口选择这三大技术进行了详细的研究，通过试验对比了各函数和方法的优劣，从中选取了适合本系统的算法，并对一些算法进行了改进。实际效果证明，本系统可以精确快速的实现自动对焦功能。 基于虚拟仪器LabVIEW开发平台，调用运动控制卡功能函数库编制运动控制程序，实现了伺服机构在空间三维的精确运动，满足定位和自动调焦功能的要求。采用IMAQ Vision图像处理模块对图像进行了采集、滤波、二值化和边缘检测等操作，得到了图像边缘信息，以进行零件尺寸测量。 选取了微小直齿圆柱齿轮为测量对象，针对其基本参数和主要单项误差设计了测量算法，最后进行了测量实验研究，与其他仪器测量结果进行对比，精度较高，误差在允许范围之内，说明本文设计的视觉测量系统具有较好的可行性和实用性。