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随着制造业自动化程度的提高，使得高精度快速测量显得越来越重要[3]。近年来，随着计算机与机器视觉技术的发展，图像处理与分析方法水平不断提高，基于机器视觉成像方法的几何测量技术逐渐成为机械加工自动测量的一种革新手段[4]。在机械零件二文几何尺寸视觉测量领域，已有的研究工作主要分为以下四类：7230
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1. 利用放大成像的原理的微尺寸高精度测量。如Hyuk-Sang Yoon等设计了同轴光前光源和LED阵列背光源照明系统，使用带变焦镜头的CCD相机，应用边缘提取算法和聚焦寻形原理测量微细孔尺寸及毛刺大小，测量毛刺高度和宽度的精度达到0.5 m[5]。K.Yongjin等用机器视觉系统监测数控加工中心刀具切削刃的微量磨损，为了克服切削刃对光线的散射效应，设计了白色LED光照明系统，并在成像路径上采用滤光片防止像素饱和，视觉成像方法测得的磨损量及时反馈回机床控制系统，用于补偿刀具下次工作时的进给量，取得了很好的控制效果[6]。
2. 基于单幅图像处理的小尺寸零件测量。如Lei Liangyu应用线扫描CCD相机和图像处理方法测量轴承直径，对于外径为22.760mm的轴承，16次测量得到的均值为22.769mm，标准差为0.015mm，相对误差为0.066％[7]。刘庆民等应用高分辨率CCD相机和放大成像方法，测量齿形链板的几何参数及圆形误差，对公称尺寸为9.525mm的节距，测量误差为7 m，相对误差为0.0735％，公称直径为3.76mm的圆销孔，测量圆度误差为8.4 m [8]。
3. 机器视觉与坐标测量系统集成的大尺寸零件测量，为了实现常规尺寸和大尺寸机械零件的高精度测量，机器视觉系统越来越多的和其他技术集成应用，取得了较好的效果。如Rajesh Subramanian等人把机器视觉系统与坐标测量机集成，充分利用视觉图像便于处理、容易与自动化技术结合的特点，实现了检测基准的自动校正，在取得高精度测量结果的同时，大大提高了测量效率[9]。廖强等应用面阵CCD器件与高精度计量光栅组成的双重坐标结构，构成基于机器视觉的高精度几何测量系统，采用轮廓跟踪的检测方法，由双重坐标确定零件轮廓的实际位置，实现零件几何量的精密测量，达到微米级测量精度[10]。
4. 基于图像拼接技术的视觉测量，在天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，牛小兵等研究了基于特征的二文图像拼接测量方法，该方法通过在待测零件上人为划“点”、“线”特征的方法实现图像拼接，在拼接成的一幅图像上进行多目标和多参数的综合测量，测量长度183.804mm的二文尺寸，误差在0.544mm，相对误
差为0.296％[11]。
上述四种类型的机械零件的视觉测量技术中，第一、二类常用于小尺寸零件的测量，第三、四类常用于大尺寸零件的测量。在机械零件二文几何尺寸测量领域，小尺寸的测量研究比较成熟，大尺寸的测量有待进一步研究。
机器视觉自动测量是视觉测量的一种应用，本课题所要研究的是基于机器视觉自动测量的装置。主要要完成的任务是在三坐标测量装置内对相机进行快速定位以及步进电机驱动电路的设计。
在工业上，有一种基于机器视觉和CAD三文模型的零件自动定位方法，其基本原理是在CAD三文模型中，针对零件可能放置的方式通过透视成像的方法形成多幅虚拟图像。CCD产生的实际图像与各幅虚拟图像进行匹配，确定零件坐标系与机器坐标系的关系，达到定位目的[12]。
对于系统驱动，本课题采用步进电机来实现。步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线性位移的机电元件，具有易于开环控制、无积累误差等优点，在众多领域得到了应用。如数控电动和机器人、计算机外设和办公自动化设备等。对于步进电机的驱动，目前工业上常用的方法有基于单片机的步进电机的驱动控制、基于DSP（数字信号处理器）的步进电机驱动控制。