基于图像处理的激光打标机自动调焦系统研究
发布时间：2022-10-05 17:35
激光打标机为代表的新型激光加工设备越来越广泛的应用在各行各业中,通过激光聚焦在工件表面标刻出图案及文字信息。标刻质量与焦点的位置调节紧密相关,传统的手动调节方式存在较大的误差,实现设备自动化调整焦点位置可以有效的提高调节精度,增加激光加工的柔性操作空间。课题以此为出发点,设计了一种基于图像处理的激光打标机自动调焦系统,对系统分步骤进行功能实现。首先,简述了激光打标机的结构组成和工作原理;并提出了利用CMOS相机采集图像的构想,介绍分析了自动调焦系统的实施方案。其次,通过采集图像数据,并简要分析验证方案的可行性。通过MATLAB软件对图像进行灰度处理、二值转化、图像切割、小波去噪、目标提取等,最终获取了激光焦点高度与目标图形像素数之间的函数关系。最后,上位机通过控制串口与单片机进行通信,驱动步进电机实现对丝杆升降台的控制,使激光焦点位移至物体表面,最终完成整个自动调焦系统的工作流程。针对本文研究提出的一系列问题进行测试和仿真,包括对扫描振镜失真的修正测试、图像采集测试、小波去噪的算法仿真以及使用仿真软件对单片机与步进电机的控制测试。针对结果进行分析,对于振镜失真进行成功修正,选择了最优的...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外发展现状及趋势
1.3 激光打标机介绍
1.3.1 系统结构
1.3.2 工作原理
1.4 论文主要研究内容
第2章 自动调焦系统研究
2.1 自动调焦系统介绍
2.1.1 自动调焦系统概念
2.1.2 传统自动调焦方式对比
2.1.3 自动调焦系统分析
2.2 自动调焦方案的选取
2.2.1 标识物识别法及工作原理
2.2.2 红光预打标法及工作原理
2.3 自动调焦系统软件平台
2.4 本章小结
第3章 图像采集与处理
3.1 图像采集方案
3.1.1 CMOS相机
3.1.2 图像采集过程
3.1.3 数据记录与分析
3.2 基于MATLAB的图像处理方案
3.2.1 图像的读取
3.2.2 图像处理
3.2.3 图像信息提取
3.3 精度干扰因素分析
3.3.1 干扰因素分析
3.3.2 小波阈值去噪
3.4 本章小结
第4章 电动升降台控制系统设计
4.1 电动升降平台控制方案
4.2 步进电机及升降台选型
4.3 单片机及驱动电路设计
4.4 MATLAB与单片机串口通信
4.4.1 MATLAB对串口的控制
4.4.2 串口中断设置及中断处理函数
4.5 本章小结
第5章 系统测试及结果分析
5.1 激光标刻校正测试
5.2 图像采集测试
5.3 图像处理算法测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光加工技术的应用现状与未来发展分析[J]. 王霄. 科学技术创新. 2017(22)
[2]我国激光打标机行业竞争激烈[J]. 中国包装. 2016(10)
[3]激光加工在机械制造中的应用[J]. 陈晓. 自动化应用. 2016(05)
[4]一种激光标刻图像验证装置的研究与设计[J]. 梁文斌,谢跃雷,彭诚诚,王太兴,赵佳庆. 电视技术. 2015(05)
[5]关于激光打标的原理及发展的研究[J]. 张玉华,陆茵. 自动化与仪器仪表. 2014(05)
[6]光纤激光打标机的组成原理及其应用[J]. 卢杰. 激光杂志. 2013(02)
[7]基于Matlab程序的图像灰度均衡化及其边缘检测[J]. 马林涛,陈德勇. 广西师范学院学报(自然科学版). 2012(02)
[8]中小型防爆电机的噪声控制[J]. 展伯平. 产业与科技论坛. 2012(10)
[9]基于Matlab和AVR单片机的串行数据通信设计[J]. 伊磊,聂欢欢,刘任平. 计算机时代. 2012(03)
[10]基于ARM的无线图像传输系统[J]. 赵华伟. 电脑知识与技术. 2011(08)
博士论文
[1]基于直方图无关准则与基于混合控制策略的区域分割方法研究[D]. 邹耀斌.华中科技大学 2011
[2]中国装备制造业系统演化与评价研究[D]. 王子龙.南京航空航天大学 2007
硕士论文
[1]双振镜激光3D图像传感器空间信息提取与校正技术研究[D]. 李海龙.哈尔滨工业大学 2016
[2]激光清洗青铜类文物试验研究[D]. 张陈.中北大学 2015
[3]激光打标生产线自动定位系统的研究[D]. 贾亚涛.河北工业大学 2014
[4]二维激光振镜扫描控制系统设计[D]. 徐亮亮.长春理工大学 2012
[5]改善混合式步进电机运行性能的功角控制策略研究[D]. 王海伟.浙江大学 2012
[6]实时视频拼接系统关键技术研究[D]. 阮芹.华中科技大学 2011
[7]舰载机位置图像测量标定算法研究[D]. 贾书丽.哈尔滨工程大学 2011
[8]基于图像工程与框架理论识别人体细胞的智能技术研究[D]. 赵阳.内蒙古科技大学 2010
[9]激光用低纹波开关电源研究[D]. 冯卓民.浙江大学 2010
[10]无线传感器网络中的多维标度定位算法研究[D]. 李年赞.湖南大学 2009
本文编号：3686209
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外发展现状及趋势
1.3 激光打标机介绍
1.3.1 系统结构
1.3.2 工作原理
1.4 论文主要研究内容
第2章 自动调焦系统研究
2.1 自动调焦系统介绍
2.1.1 自动调焦系统概念
2.1.2 传统自动调焦方式对比
2.1.3 自动调焦系统分析
2.2 自动调焦方案的选取
2.2.1 标识物识别法及工作原理
2.2.2 红光预打标法及工作原理
2.3 自动调焦系统软件平台
2.4 本章小结
第3章 图像采集与处理
3.1 图像采集方案
3.1.1 CMOS相机
3.1.2 图像采集过程
3.1.3 数据记录与分析
3.2 基于MATLAB的图像处理方案
3.2.1 图像的读取
3.2.2 图像处理
3.2.3 图像信息提取
3.3 精度干扰因素分析
3.3.1 干扰因素分析
3.3.2 小波阈值去噪
3.4 本章小结
第4章 电动升降台控制系统设计
4.1 电动升降平台控制方案
4.2 步进电机及升降台选型
4.3 单片机及驱动电路设计
4.4 MATLAB与单片机串口通信
4.4.1 MATLAB对串口的控制
4.4.2 串口中断设置及中断处理函数
4.5 本章小结
第5章 系统测试及结果分析
5.1 激光标刻校正测试
5.2 图像采集测试
5.3 图像处理算法测试
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光加工技术的应用现状与未来发展分析[J]. 王霄. 科学技术创新. 2017(22)
[2]我国激光打标机行业竞争激烈[J]. 中国包装. 2016(10)
[3]激光加工在机械制造中的应用[J]. 陈晓. 自动化应用. 2016(05)
[4]一种激光标刻图像验证装置的研究与设计[J]. 梁文斌,谢跃雷,彭诚诚,王太兴,赵佳庆. 电视技术. 2015(05)
[5]关于激光打标的原理及发展的研究[J]. 张玉华,陆茵. 自动化与仪器仪表. 2014(05)
[6]光纤激光打标机的组成原理及其应用[J]. 卢杰. 激光杂志. 2013(02)
[7]基于Matlab程序的图像灰度均衡化及其边缘检测[J]. 马林涛,陈德勇. 广西师范学院学报(自然科学版). 2012(02)
[8]中小型防爆电机的噪声控制[J]. 展伯平. 产业与科技论坛. 2012(10)
[9]基于Matlab和AVR单片机的串行数据通信设计[J]. 伊磊,聂欢欢,刘任平. 计算机时代. 2012(03)
[10]基于ARM的无线图像传输系统[J]. 赵华伟. 电脑知识与技术. 2011(08)
博士论文
[1]基于直方图无关准则与基于混合控制策略的区域分割方法研究[D]. 邹耀斌.华中科技大学 2011
[2]中国装备制造业系统演化与评价研究[D]. 王子龙.南京航空航天大学 2007
硕士论文
[1]双振镜激光3D图像传感器空间信息提取与校正技术研究[D]. 李海龙.哈尔滨工业大学 2016
[2]激光清洗青铜类文物试验研究[D]. 张陈.中北大学 2015
[3]激光打标生产线自动定位系统的研究[D]. 贾亚涛.河北工业大学 2014
[4]二维激光振镜扫描控制系统设计[D]. 徐亮亮.长春理工大学 2012
[5]改善混合式步进电机运行性能的功角控制策略研究[D]. 王海伟.浙江大学 2012
[6]实时视频拼接系统关键技术研究[D]. 阮芹.华中科技大学 2011
[7]舰载机位置图像测量标定算法研究[D]. 贾书丽.哈尔滨工程大学 2011
[8]基于图像工程与框架理论识别人体细胞的智能技术研究[D]. 赵阳.内蒙古科技大学 2010
[9]激光用低纹波开关电源研究[D]. 冯卓民.浙江大学 2010
[10]无线传感器网络中的多维标度定位算法研究[D]. 李年赞.湖南大学 2009
本文编号：3686209
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