微結構密集陣列沖點機床視覺在位檢測系統(tǒng)的研發(fā).pdf

1、近年來液晶顯示屏蓬勃發(fā)展，主要應用在手機、數碼相機、平板電腦等數碼產品上。隨著顯示屏顯示品質需求不斷提高，導光板微結構精密制造技術要求也越來越高。為了解決導光板微結構超精密制造科研難題，實現加工直徑范圍35-55μm的密集陣列小圓，加工誤差不超過3μm的目標。本課題對微結構密集陣列加工機床進行需求分析，提出機器視覺在位檢測系統(tǒng)的研發(fā)與壓電陶瓷電壓-位移關系曲線兩個問題的研究。以下是本課題主要的研究內容：
　　首先是圖像亞像素邊緣提

2、取。利用 Zernike矩77卷積核粗略檢測亞像素邊緣點，并通過實驗與理論分析77卷積核比55卷積核對邊緣有更多方向、更多細致的考察。接著在 Zernike矩檢測的結果圖上利用本課題設計的8個模板尋找小圓真正的邊緣，其中4個模板對小圓與坐標軸交點的精確定位，另外4個模板從交點出發(fā)對小圓剩余的邊緣點進行“地毯式”搜索，從而實現小圓的亞像素邊緣檢測。
　　其次是攝像機的標定。本課題采用的是量子行為粒子群優(yōu)化算法（QPSO）進行標定。針

3、對攝像機的景深小、視野范圍窄的特點，本文提出了一種基于QPSO的初始值主觀估計法。這種方法是從攝像機各個參數的原理模型進行科學、有效的估計，其優(yōu)點是無需標定物、無需復雜算法、具有良好的收斂性。
　　最后是壓電陶瓷電壓-位移特性研究。設計兩組實驗，第一組：研究固定電壓變化率下電壓-位移關系曲線；第二組：研究不同的固定電壓變化率下的電壓-位移重復輸出特性。實驗結果表明：在100次/秒內的固定電壓變化率內，上升電壓曲線的不同峰值電壓、不

4、同固定電壓變化率的電壓-位移之間的關系曲線具有良好的重復輸出特性。
　　綜上所述，本課題在前人研究的基礎上，提出精確的亞像素邊緣提取算法與初始值主觀估計法，大大降低了科研成本，實現了在位檢測技術。該檢測系統(tǒng)檢測的平均誤差達到0.67μm，具有易用性、可重復使用的特點。然后再結合視覺檢測系統(tǒng)與壓電陶瓷電壓-位移之間關系曲線規(guī)律，解決了微結構加工前無法精確對刀的科研難題，極大地提高了加工效率，實現了對特定直徑小圓的加工誤差不超過3μm