影像式钢直尺自动检定装置的研制
发布时间：2021-04-07 19:08
钢直尺作为最简单的长度量具,广泛用于测量零件的尺寸等。然而钢直尺的自动化检定一直以来是计量部门急需解决的问题之一,为了满足工业信息化程度越来越高的计量检定需求,寻求一种能够实现快速、高效、精确的检定方法是计量部门的当务之急。传统的目视估读误差的方法由于操作复杂、检定速度慢、数据不准确等因素越来越难以适应当前钢直尺检定市场的需求。因此,本课题在陕西省计量科学研究院现有技术水平的基础上,设计研制了一台基于影像法的钢直尺示值误差自动测量装置,测量方法是将被检钢直尺与标准尺对比,通过CCD相机采集刻线图像并进行处理得到误差。该装置具备高性价比、数字化、自动化等特色,能够实现钢直尺示值误差的规范、准确、快速测量。论文首先研究了机器视觉图像检测技术的发展和应用现状,再根据项目的实际情况和设计要求确定测量装置的设计方案。其次,对装置结构、硬件以及软件的设计与实现方法进行深入探讨,该装置基于步进电机构建运动导轨平台,结合高精度光栅尺组成闭环控制运动系统,带动CCD相机采集测量点处钢直尺与三等金属标准线纹尺的对比图像并且进行处理得到示值误差,系统上位机软件采用C#设计、开发,完成导轨精准定位、图像采集与...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题研究内容
1.4 论文结构安排
2 系统总体方案设计
2.1 钢直尺检定要求
2.2 系统装置技术指标
2.3 系统装置方案设计
2.4 系统装置结构组成
3 系统控制器实现
3.1 系统控制器硬件设计
3.1.1 CycloneⅣ系列芯片功能特点
3.1.2 控制器硬件设计方案
3.2 光栅尺信号处理模块
3.2.1 四倍频辩向模块
3.2.2 位置计数模块
3.3 步进电机速度控制
3.3.1 梯形速度曲线
3.3.2 抛物线速度曲线
3.3.3 S型速度曲线
3.3.4 三种调速曲线时序仿真
3.4 步进电机位置控制
3.4.1 步进电机控制方式
3.4.2 步进电机闭环控制算法
3.5 控制器软件设计
3.5.1 FPGA软件模块化设计
3.5.2 控制器工作流程
4 上位机软件设计
4.1 C#简介
4.2 串口通信
4.3 导轨控制
4.4 CCD图像采集处理
4.5 上位机界面
4.5.1 系统权限管理
4.5.2 参数设置
4.5.3 钢直尺检定界面
4.5.4 数据检索和打印报表
5 图像处理
5.1 刻线特征分析
5.2 图像的预处理
5.2.1 图像去噪
5.2.2 图像灰度变换
5.3 图像阈值分割
5.4 图像拟合与误差测量
6 实验结果分析
6.1 测量过程
6.2 实验结果
6.2.1 导轨定位
6.2.2 误差测量
6.3 系统误差分析
6.3.1 光源误差
6.3.2 CCD标定误差
7 总结及展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]计算机图像识别技术的应用及细节问题分析[J]. 张蓉. 中国管理信息化. 2017(19)
[2]步进电机加减速控制优化设计[J]. 江勇,刘宗凯,周本谋,李辉. 信息技术. 2017(06)
[3]基于机器视觉的在线手机间隙尺寸检测技术研究[J]. 刘杰,朱铮涛,张哲,李渊. 电脑知识与技术. 2017(08)
[4]影像式钢卷尺/直尺全自动检测装置的研制[J]. 万鸿飞,赵宏亮. 计量与测试技术. 2017(02)
[5]基于S型曲线加减速的数控加工刀具运动优化控制[J]. 马晨曦,王首喆,汪灏. 数学的实践与认识. 2016(15)
[6]三等金属线纹尺标准装置现状及CCD视觉光栅式测量研究[J]. 陈欢,吕超群,吴国伟,潘潞. 中国测试. 2015(S1)
[7]步进电机的精确速度和位移控制研究[J]. 魏磊. 科技传播. 2015(24)
[8]基于光栅尺反馈的高精度步进电机位移台系统开发[J]. 王国林,殷旻. 太原理工大学学报. 2015(05)
[9]直线导轨测量平台的设计与制造[J]. 刘福文,马定,李天骄. 精密制造与自动化. 2015(02)
[10]基于C#的数据处理与分析的上位机软件设计[J]. 徐泰,刘庆华,申继鹏,肖馨舒. 电脑编程技巧与维护. 2015(05)
硕士论文
[1]两相混合步进电机开环性能优化与闭环控制研究[D]. 曾康玲.华南理工大学 2014
[2]图像增强算法实现[D]. 王蓉.长江大学 2014
[3]基于FPGA的电机运动控制器设计与实现[D]. 马月.浙江大学 2012
[4]基于激光干涉测长的线纹检测技术[D]. 马浩慧.天津大学 2012
[5]基于数字图像处理的大长度线纹量具自动检测系统的研究[D]. 汪涛.中国计量科学研究院 2011
[6]医学数字灰度图像处理技术的应用研究[D]. 华晶.吉林大学 2010
[7]基于机器视觉的几何量精密测量系统的研究[D]. 黎安兵.南京航空航天大学 2009
[8]铟钢尺光电检测系统的研究[D]. 邢美华.南京理工大学 2008
[9]基于机器视觉的万能工具显微镜自动测量技术研究[D]. 黄俊.重庆大学 2006
[10]基于机器视觉的万能工具显微镜改造[D]. 高中有.四川大学 2006
本文编号：3124027
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题研究内容
1.4 论文结构安排
2 系统总体方案设计
2.1 钢直尺检定要求
2.2 系统装置技术指标
2.3 系统装置方案设计
2.4 系统装置结构组成
3 系统控制器实现
3.1 系统控制器硬件设计
3.1.1 CycloneⅣ系列芯片功能特点
3.1.2 控制器硬件设计方案
3.2 光栅尺信号处理模块
3.2.1 四倍频辩向模块
3.2.2 位置计数模块
3.3 步进电机速度控制
3.3.1 梯形速度曲线
3.3.2 抛物线速度曲线
3.3.3 S型速度曲线
3.3.4 三种调速曲线时序仿真
3.4 步进电机位置控制
3.4.1 步进电机控制方式
3.4.2 步进电机闭环控制算法
3.5 控制器软件设计
3.5.1 FPGA软件模块化设计
3.5.2 控制器工作流程
4 上位机软件设计
4.1 C#简介
4.2 串口通信
4.3 导轨控制
4.4 CCD图像采集处理
4.5 上位机界面
4.5.1 系统权限管理
4.5.2 参数设置
4.5.3 钢直尺检定界面
4.5.4 数据检索和打印报表
5 图像处理
5.1 刻线特征分析
5.2 图像的预处理
5.2.1 图像去噪
5.2.2 图像灰度变换
5.3 图像阈值分割
5.4 图像拟合与误差测量
6 实验结果分析
6.1 测量过程
6.2 实验结果
6.2.1 导轨定位
6.2.2 误差测量
6.3 系统误差分析
6.3.1 光源误差
6.3.2 CCD标定误差
7 总结及展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]计算机图像识别技术的应用及细节问题分析[J]. 张蓉. 中国管理信息化. 2017(19)
[2]步进电机加减速控制优化设计[J]. 江勇,刘宗凯,周本谋,李辉. 信息技术. 2017(06)
[3]基于机器视觉的在线手机间隙尺寸检测技术研究[J]. 刘杰,朱铮涛,张哲,李渊. 电脑知识与技术. 2017(08)
[4]影像式钢卷尺/直尺全自动检测装置的研制[J]. 万鸿飞,赵宏亮. 计量与测试技术. 2017(02)
[5]基于S型曲线加减速的数控加工刀具运动优化控制[J]. 马晨曦,王首喆,汪灏. 数学的实践与认识. 2016(15)
[6]三等金属线纹尺标准装置现状及CCD视觉光栅式测量研究[J]. 陈欢,吕超群,吴国伟,潘潞. 中国测试. 2015(S1)
[7]步进电机的精确速度和位移控制研究[J]. 魏磊. 科技传播. 2015(24)
[8]基于光栅尺反馈的高精度步进电机位移台系统开发[J]. 王国林,殷旻. 太原理工大学学报. 2015(05)
[9]直线导轨测量平台的设计与制造[J]. 刘福文,马定,李天骄. 精密制造与自动化. 2015(02)
[10]基于C#的数据处理与分析的上位机软件设计[J]. 徐泰,刘庆华,申继鹏,肖馨舒. 电脑编程技巧与维护. 2015(05)
硕士论文
[1]两相混合步进电机开环性能优化与闭环控制研究[D]. 曾康玲.华南理工大学 2014
[2]图像增强算法实现[D]. 王蓉.长江大学 2014
[3]基于FPGA的电机运动控制器设计与实现[D]. 马月.浙江大学 2012
[4]基于激光干涉测长的线纹检测技术[D]. 马浩慧.天津大学 2012
[5]基于数字图像处理的大长度线纹量具自动检测系统的研究[D]. 汪涛.中国计量科学研究院 2011
[6]医学数字灰度图像处理技术的应用研究[D]. 华晶.吉林大学 2010
[7]基于机器视觉的几何量精密测量系统的研究[D]. 黎安兵.南京航空航天大学 2009
[8]铟钢尺光电检测系统的研究[D]. 邢美华.南京理工大学 2008
[9]基于机器视觉的万能工具显微镜自动测量技术研究[D]. 黄俊.重庆大学 2006
[10]基于机器视觉的万能工具显微镜改造[D]. 高中有.四川大学 2006
本文编号：3124027
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3124027.html
