【摘 要】
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随着生产技术自动化程度的提高,对几何量检测技术的要求也越来越高,特别是在线检测技术,不仅需要考虑在精度上是否满足生产需求,在检测速度上更是一大考验。为了对车间生产的工件进行实时几何量测量,本文设计了一种在线检测工件几何量的测量系统,当工件经过图像采集系统时,能立刻获取图像信息,并利用图像处理的原理测量其轴向长度。在保证检测精度的情况下,为了加快检测速度,本文通过matlab和halcon等软件对图
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随着生产技术自动化程度的提高,对几何量检测技术的要求也越来越高,特别是在线检测技术,不仅需要考虑在精度上是否满足生产需求,在检测速度上更是一大考验。为了对车间生产的工件进行实时几何量测量,本文设计了一种在线检测工件几何量的测量系统,当工件经过图像采集系统时,能立刻获取图像信息,并利用图像处理的原理测量其轴向长度。在保证检测精度的情况下,为了加快检测速度,本文通过matlab和halcon等软件对图像处理的各种算法进行对比分析并选择合适的图像处理算法,再利用FPGA实时流水线运算以及并行处理任务的特性开发验证,完成电路设计与程序设计。为提高资源利用率以及运行速度,对电路进行优化设计与改进,减少逻辑资源的消耗。在计算工件几何量时,根据相位编组的原理,结合拐点处相位突变的特性设计了快速筛选待测角点的方法,减少插值数据量,不仅在精度上满足测量要求,在设计成本和速度上也具有一定优势,且具有更小的封装,具体内容如下:1)搭建图像采集平台并选择合适器件型号;根据实验任务对比分析打光方式和图像采集方式;根据以太网协议和SDRAM的工作原理,分析其图像传输与储存的状态跳转步骤,为后续FPGA设计做好铺垫。2)通过相机标定矫正畸变并解算每个像素点的实际尺寸;对图像进行灰度统计和线性变换来增强图像对比度;实验对比分析各种边缘检测算子的优缺点,并选择合适的检测算子方便后续测量。3)在FPGA上完成测量系统的设计与优化,并对每个模块进行仿真分析。为节约逻辑资源加快运算速度,优化统计电路减少读写次数,设计cordic模块来求解反正切和平方根运算,相比于利用IP核来求解平方根和反正切,能有效节约%80的逻辑资源,并对比其他图像处理软件,分析出FPGA在图像处理上具有一定的速度优势。4)测量工件几何量时,结合相位编组和拐点处相位突变的特性快速筛选待测角点;并采用插值法的亚像素定位技术对待测角点进行更加精确的定位,避免了对无效的像素点进行插值运算,有效提高运算速度;并在不同角度处对工件多次测量,分析其误差范围和误差来源。实验结果显示,本文设计的测量系统能实时有效测量出工件几何尺寸,平均误差在2个像素范围内,相比于传统的检测方式或检测软件,其检测速度也有明显提升。
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