基于工具顯微鏡目鏡的自動(dòng)讀數(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)需要大批數(shù)字化、自動(dòng)化的測(cè)量測(cè)試設(shè)備.光學(xué)測(cè)量?jī)x器在測(cè)量測(cè)試儀器中占有很大的份額,除了研制新型測(cè)試儀器外,用現(xiàn)代新技術(shù)改造傳統(tǒng)儀器也是科學(xué)研究的重要任務(wù)之一. 工具顯微鏡以其測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于測(cè)量領(lǐng)域.傳統(tǒng)工具顯微鏡需要操作人員通過(guò)光學(xué)目鏡進(jìn)行對(duì)線瞄準(zhǔn),數(shù)據(jù)估讀等操作以得到測(cè)量結(jié)果,測(cè)量的時(shí)間和精度與操作人員的技能熟練程度和疲勞程度直接相關(guān),這樣的儀器已經(jīng)不能滿足數(shù)字化時(shí)代人們

2、希望方便、快捷和準(zhǔn)確的獲取信息的要求,以及組成現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的需要,急需進(jìn)行數(shù)字化改造. 刻線標(biāo)尺和螺旋盤是工具顯微鏡讀數(shù)機(jī)構(gòu)中的典型結(jié)構(gòu),萬(wàn)能工具顯微鏡的讀數(shù)機(jī)構(gòu)通過(guò)兩者結(jié)合進(jìn)行讀數(shù),具有相當(dāng)?shù)拇硇?為了在不改變?nèi)f工顯結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)讀數(shù),課題采用圖像傳感器對(duì)萬(wàn)工顯讀數(shù)目鏡中的圖像進(jìn)行采集,建立了基于DSP+CPLD視頻處理方案的萬(wàn)工顯自動(dòng)讀數(shù)的硬件平臺(tái),可實(shí)現(xiàn)高速大容量視頻圖像的傳輸、存儲(chǔ)和處理.在深入研究萬(wàn)工顯讀數(shù)目鏡

3、視場(chǎng)圖像特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了萬(wàn)工顯自動(dòng)讀數(shù)算法,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法的有效性. 本論文研究的主要內(nèi)容有以下兩個(gè)方面: 目鏡視場(chǎng)圖像自動(dòng)讀數(shù)系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與調(diào)試.設(shè)計(jì)了基于CCD和基于CMOS的兩種視頻采集方案,選擇DSP作為系統(tǒng)的核心處理器,使用FIFO作為數(shù)據(jù)緩沖池實(shí)現(xiàn)了高速視頻數(shù)據(jù)的連續(xù)采集,應(yīng)用數(shù)據(jù)分頁(yè)技術(shù)解決了大容量存儲(chǔ)問(wèn)題,采用CPLD作為數(shù)據(jù)采集、傳輸和存儲(chǔ)的總體時(shí)序控制邏輯.實(shí)驗(yàn)證明,該硬件平臺(tái)能進(jìn)行

4、高速大容量視頻數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)和處理,在光學(xué)測(cè)量?jī)x器的自動(dòng)讀數(shù)領(lǐng)域具有通用性. 目鏡視場(chǎng)圖像自動(dòng)讀數(shù)算法的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證.本文采用了數(shù)字識(shí)別和刻線定位相結(jié)合的策略實(shí)現(xiàn)自動(dòng)讀數(shù),針對(duì)萬(wàn)工顯讀數(shù)目鏡視場(chǎng)圖像的特點(diǎn),經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)比較選擇了有效的預(yù)處理方法,通過(guò)螺旋盤讀數(shù)識(shí)別保證了讀數(shù)的精度,使用模板匹配和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,在提高了旋轉(zhuǎn)數(shù)字識(shí)別率的同時(shí)減少了識(shí)別時(shí)間.用Matlab語(yǔ)言編寫了算法代碼,在PC機(jī)上對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證,并對(duì)主要誤差來(lái)