專(zhuān)利名稱(chēng)：一種影像式試驗(yàn)篩自動(dòng)校準(zhǔn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種使用光學(xué)影像方式進(jìn)行試驗(yàn)篩校準(zhǔn)的全自動(dòng)儀器，能高效地對(duì)試驗(yàn)篩進(jìn)行校準(zhǔn)。對(duì)于每個(gè)試驗(yàn)篩，除了可以按照現(xiàn)行校準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行抽樣式校準(zhǔn)外，還可采用全 檢的方式對(duì)所有篩孔進(jìn)行校準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
目前的試驗(yàn)篩校準(zhǔn)通常采用萬(wàn)能工具顯微鏡等設(shè)備，以手工操作方式完成。一個(gè) 試驗(yàn)篩有大量的篩孔需要校準(zhǔn)，依賴(lài)手工操作的方式，工作量繁重、效率低下、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)客 觀(guān)性差，給各地計(jì)量部門(mén)帶來(lái)了很大困難。由于現(xiàn)有測(cè)量手段的限制，((JJFl 175-2007試驗(yàn)篩校準(zhǔn)規(guī)范》只能規(guī)定對(duì)部分篩孔 進(jìn)行抽樣式校準(zhǔn)，得到的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)只能有定的代表性，不能全面反映被檢試驗(yàn)篩的真實(shí)情 況。在進(jìn)年來(lái)的文獻(xiàn)中，陸續(xù)出現(xiàn)過(guò)有關(guān)試驗(yàn)篩自動(dòng)校準(zhǔn)的報(bào)道，基本只對(duì)圖像處理 技術(shù)、篩孔和絲徑測(cè)量、光電系統(tǒng)進(jìn)行了研究，對(duì)于整體系統(tǒng)沒(méi)有介紹。到目前為止還沒(méi)有 過(guò)真正實(shí)用的試驗(yàn)篩自動(dòng)校準(zhǔn)儀器出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明介紹了一種影像式試驗(yàn)篩自動(dòng)校準(zhǔn)儀，它以三軸CNC自動(dòng)移動(dòng)工作臺(tái)[1] 為主體，配備顯微鏡[2]、CCD、照明系統(tǒng)[3]、電氣控制卡[4]和個(gè)人計(jì)算機(jī)[5]。三軸CNC自動(dòng)移動(dòng)工作臺(tái)[1]分為XY移動(dòng)平臺(tái)和Z軸，XY移動(dòng)平臺(tái)用于承載被 校準(zhǔn)試驗(yàn)篩[6]，顯微鏡固定于Z軸上，Z軸的運(yùn)動(dòng)可以控制顯微鏡的聚焦清晰度。XYZ三 個(gè)軸均由直線(xiàn)導(dǎo)軌、絲杠和直流伺服控制系統(tǒng)組成，可以獲得非常高的定位精度。三軸工作 臺(tái)可在計(jì)算機(jī)的控制下，由電氣控制卡[4]的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)程序控制，滿(mǎn)足自動(dòng)校準(zhǔn)的需要。個(gè)人計(jì)算機(jī)[5]配備圖像采集卡，接收由顯微鏡[2]和CCD所構(gòu)成光學(xué)成像系統(tǒng) 捕獲的試驗(yàn)篩圖像數(shù)據(jù)；個(gè)人計(jì)算機(jī)[5]包括試驗(yàn)篩校準(zhǔn)模塊，試驗(yàn)篩校準(zhǔn)模塊又分為篩 孔提取模塊和篩孔搜索模塊。篩孔提取模塊利用圖像處理技術(shù)，對(duì)獲取的試驗(yàn)篩圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取出篩 孔四邊形，并由此分析計(jì)算出試驗(yàn)篩的篩孔尺寸和絲徑。篩孔搜索模塊以篩孔提取模塊已經(jīng)得到的所有篩孔四邊形數(shù)據(jù)為依據(jù)，控制三軸 移動(dòng)工作臺(tái)[1]移動(dòng)到下一個(gè)篩孔位置，為篩孔提取模塊提供初始提取位置；兩個(gè)模塊交 替工作，直到完成指定數(shù)量篩孔的校準(zhǔn)。根據(jù)校準(zhǔn)需要，個(gè)人計(jì)算機(jī)[5]通過(guò)向電氣控制卡發(fā)送命令來(lái)移動(dòng)XYZ三軸移動(dòng) 工作臺(tái)[1]，使得試驗(yàn)篩上待測(cè)區(qū)域移動(dòng)到顯微鏡的可視區(qū)域內(nèi)；照明系統(tǒng)[3]保證光學(xué)成 像系統(tǒng)獲取到高質(zhì)量的試驗(yàn)篩圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)自動(dòng)化程度高，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)客觀(guān)；
(2)完全符合現(xiàn)有的校準(zhǔn)規(guī)范，并可做擴(kuò)展校準(zhǔn)；


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的試驗(yàn)篩校準(zhǔn)模塊的經(jīng)向校準(zhǔn)流程示意圖。
具體實(shí)施例方式篩孔提取模塊采用數(shù)字圖像處理技術(shù)，對(duì)個(gè)人計(jì)算機(jī)中圖像采集卡獲取的篩孔圖 像進(jìn)行處理，包括濾波、邊緣檢測(cè)等，然后對(duì)檢測(cè)出的邊緣進(jìn)行擬合，得到篩孔四邊形，由此 計(jì)算出篩孔的經(jīng)向或緯向尺寸①首先使用高斯濾波器對(duì)采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波；②采用Sobel算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)；③使用最小二乘法擬合四邊形，提取出篩孔四邊形；④以篩孔四邊形的上下兩邊中點(diǎn)間距離作為篩孔的緯向尺寸；⑤以篩孔四邊形的左右兩邊中點(diǎn)間距離作為篩孔的經(jīng)向尺寸；在得到一個(gè)篩孔四邊形后，篩孔搜索模塊以已經(jīng)得到的篩孔數(shù)據(jù)為依據(jù)，搜索下 一個(gè)篩孔，如有必要會(huì)控制三軸移動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，以獲取一個(gè)完整的篩孔。如此持續(xù)進(jìn)行， 直到得到了所需個(gè)數(shù)的篩孔數(shù)據(jù)。在緯向校準(zhǔn)篩孔時(shí)①篩孔搜索模塊對(duì)已經(jīng)計(jì)算得到的所有篩孔四邊形上邊緣和下邊緣的方向進(jìn)行 統(tǒng)計(jì)，以平均方向作為搜索方向；②篩孔搜索模塊對(duì)已經(jīng)計(jì)算得到的所有篩孔四邊形上邊緣和下邊緣的長(zhǎng)度進(jìn)行 統(tǒng)計(jì)，以平均值作為平均篩孔緯向尺寸；③篩孔搜索模塊控制三軸移動(dòng)工作臺(tái)朝搜索方向移動(dòng)平均篩孔緯向尺寸的距離， 以此位置作為篩孔提取模塊的初始提取位置；在經(jīng)向校準(zhǔn)篩孔時(shí)①篩孔搜索模塊對(duì)已經(jīng)計(jì)算得到的所有篩孔四邊形左邊緣和右邊緣的方向進(jìn)行 統(tǒng)計(jì)，以平均方向作為搜索方向；②篩孔搜索模塊對(duì)已經(jīng)計(jì)算得到的所有篩孔四邊形左邊緣和右邊緣的長(zhǎng)度進(jìn)行 統(tǒng)計(jì)，以平均值作為平均篩孔經(jīng)向尺寸；③篩孔搜索模塊控制三軸移動(dòng)工作臺(tái)朝搜索方向移動(dòng)平均篩孔經(jīng)向尺寸的距離， 以此位置作為篩孔提取模塊的初始提取位置；自動(dòng)試驗(yàn)篩校準(zhǔn)模塊需要操作者選定試驗(yàn)篩校準(zhǔn)的起始位置，模塊自動(dòng)按照校準(zhǔn)規(guī)范的要求，以每個(gè)校準(zhǔn)位置為起始點(diǎn)，橫向掃描10個(gè)篩孔，并記錄10個(gè)絲徑；再縱向掃描 10個(gè)篩孔，并記錄10個(gè)絲徑；以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)出校準(zhǔn)規(guī)范要求的網(wǎng)孔最大尺寸偏差、 網(wǎng)孔平均尺寸偏差、平均絲徑等數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)流程控制①操作者指定兩個(gè)校準(zhǔn)起始位置；②篩孔提取模塊自動(dòng)在一個(gè)測(cè)量起始位置提取出一個(gè)篩孔；
③篩孔搜索模塊控制三軸工作臺(tái)沿經(jīng)向自動(dòng)移動(dòng)到下一個(gè)篩孔位置，提取出新的 篩孔；④重復(fù)步驟③，完成經(jīng)向篩孔的測(cè)量；⑤按照步驟③和④的方式，完成緯向篩孔的測(cè)量；⑥試驗(yàn)篩校準(zhǔn)模塊自動(dòng)從第二個(gè)測(cè)量起始位置開(kāi)始，按照步驟② ⑤的順序完成測(cè)量；⑦根據(jù)測(cè)量的所有篩孔數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出校準(zhǔn)報(bào)告所需數(shù)據(jù)；試驗(yàn)篩校準(zhǔn)模塊不局限于校準(zhǔn)規(guī)范要求的校準(zhǔn)方式，還可以采用全檢工作模式， 對(duì)試驗(yàn)篩內(nèi)部全部篩孔完全掃描，測(cè)量出所有篩孔的經(jīng)向和緯向尺寸、所有篩孔周?chē)z徑 的尺寸。
權(quán)利要求
一種全自動(dòng)影像式試驗(yàn)篩校準(zhǔn)儀，由三軸移動(dòng)工作臺(tái)[1]、顯微鏡[2]、CCD、照明系統(tǒng)[3]、電氣控制卡[4]、個(gè)人計(jì)算機(jī)[5]組成，其特征在于所述三軸移動(dòng)工作臺(tái)[1]的每個(gè)軸由直線(xiàn)導(dǎo)軌、絲杠和直流伺服控制系統(tǒng)組成；所述的個(gè)人計(jì)算機(jī)[5]具有全自動(dòng)試驗(yàn)篩校準(zhǔn)模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)影像式試驗(yàn)篩校準(zhǔn)儀，所述全自動(dòng)試驗(yàn)篩校準(zhǔn)模塊包括 篩孔提取模塊和篩孔搜索模塊；篩孔提取模塊自動(dòng)提取出當(dāng)前圖像區(qū)域的篩孔四邊形，計(jì) 算篩孔數(shù)據(jù)；蹄孔搜索模塊以篩孔提取模塊已經(jīng)得到的所有篩孔四邊形數(shù)據(jù)為依據(jù)，控制 三軸移動(dòng)工作臺(tái)[1]移動(dòng)到下一個(gè)篩孔的位置，為篩孔提取模塊提供初始提取位置；兩個(gè) 模塊交替工作，直到完成指定數(shù)量篩孔的校準(zhǔn)。
3.如權(quán)利要求2所述的全自動(dòng)影像式試驗(yàn)篩校準(zhǔn)儀，所述篩孔提取模塊包括使用高 斯濾波器對(duì)采集的篩孔圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波；采用Sobel算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)；使用最小二乘 法擬合四邊形，提取出篩孔四邊形；以篩孔四邊形的上下兩邊中點(diǎn)間距離作為篩孔的緯向 尺寸；以篩孔四邊形的左右兩邊中點(diǎn)間距離作為篩孔的經(jīng)向尺寸。
4.如權(quán)利要求2所述的全自動(dòng)影像式試驗(yàn)篩校準(zhǔn)儀，所述篩孔搜索模塊在緯向校準(zhǔn)篩 孔時(shí)，對(duì)已經(jīng)計(jì)算得到的所有篩孔四邊形上邊緣和下邊緣的方向進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以平均方向作 為搜索方向；對(duì)已經(jīng)計(jì)算得到的所有篩孔四邊形上邊緣和下邊緣的長(zhǎng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以平均 值作為平均篩孔緯向尺寸；篩孔搜索模塊控制三軸移動(dòng)工作臺(tái)朝搜索方向移動(dòng)平均篩孔緯 向尺寸的距離，以此位置作為篩孔提取模塊的初始提取位置。
5.如權(quán)利要求2所述的全自動(dòng)影像式試驗(yàn)篩校準(zhǔn)儀，所述篩孔搜索模塊在經(jīng)向校準(zhǔn)篩 孔時(shí)，對(duì)已經(jīng)計(jì)算得到的所有篩孔四邊形左邊緣和右邊緣的方向進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以平均方向作 為搜索方向；對(duì)已經(jīng)計(jì)算得到的所有篩孔四邊形左邊緣和右邊緣的長(zhǎng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以平均 值作為平均篩孔經(jīng)向尺寸；篩孔搜索模塊控制三軸移動(dòng)工作臺(tái)朝搜索方向移動(dòng)平均篩孔緯 向尺寸的距離，以此位置作為篩孔提取模塊的初始提取位置。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種全自動(dòng)影像式試驗(yàn)篩校準(zhǔn)儀，它以三軸CNC自動(dòng)移動(dòng)工作臺(tái)為主體，配備顯微鏡、CCD、照明系統(tǒng)、電氣控制卡和個(gè)人計(jì)算機(jī)。三軸工作臺(tái)可在計(jì)算機(jī)的控制下，由電氣控制卡的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)程序控制。個(gè)人計(jì)算機(jī)配備圖像采集卡，接收由顯微鏡和CCD所構(gòu)成光學(xué)成像系統(tǒng)捕獲的試驗(yàn)篩圖像數(shù)據(jù)；個(gè)人計(jì)算機(jī)包括試驗(yàn)篩校準(zhǔn)模塊，由篩孔提取模塊和篩孔搜索模塊組成。篩孔提取模塊利用圖像處理技術(shù)，提取出篩孔四邊形，分析計(jì)算試驗(yàn)篩的篩孔尺寸和絲徑。篩孔搜索模塊以已經(jīng)得到的所有篩孔四邊形數(shù)據(jù)為依據(jù)，控制三軸移動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)到下一個(gè)篩孔位置，為篩孔提取模塊提供初始提取位置；兩個(gè)模塊交替工作，直到完成指定數(shù)量篩孔的校準(zhǔn)。
文檔編號(hào)G01B11/00GK101839691SQ201010158350
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者徐一華, 楊聰 申請(qǐng)人:蘇州天準(zhǔn)精密技術(shù)有限公司