基于FPGA的微型零件尺寸檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,微型器械裝置越來越智能化、微型化、精密化,并運(yùn)用到了越來越廣泛的領(lǐng)域,微型零件的需求也隨之增加。微型零件的質(zhì)量必然會影響到微型機(jī)械裝置的相關(guān)功能,微型零件的質(zhì)量的檢測就顯得尤為重要。微型零件的尺寸檢測是其中一項重要的檢測項目。由機(jī)器視覺技術(shù)構(gòu)建的檢測系統(tǒng)分為基于計算機(jī)的機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)和基于嵌入式的機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)兩類系統(tǒng),本文在分析了基于計算機(jī)的機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)的不足之處后,提出了一種基于單片F(xiàn)PGA的嵌入式機(jī)

2、器視覺檢測系統(tǒng)。
　　本文首先構(gòu)建了FPGA的機(jī)器視覺微型零件尺寸檢測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),機(jī)器視覺系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)功能劃分為了機(jī)械部分、光學(xué)部分以及基于FPGA的圖像采集和處理部分。對于系統(tǒng)的機(jī)械部分主要完成了機(jī)械部分的選型設(shè)計,包括三維伺服運(yùn)動機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)測量平臺的選型設(shè)計;然后對硬件部分的光學(xué)部分進(jìn)行了設(shè)計,包括相機(jī)和鏡頭的的選擇、光源的選擇與照明方式的設(shè)計。
　　對于基于FPGA部分的圖像采集和處理系統(tǒng)完成了硬件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和相

3、關(guān)軟件設(shè)計。硬件部分包括主要芯片的選型和電路設(shè)計,包括控制和處理FPGA核心芯片的選型、存儲器選型和電路設(shè)計、視頻解碼和視頻編碼的選型以及圖像顯示設(shè)備的選擇。系統(tǒng)的軟件設(shè)計分析了相關(guān)設(shè)計軟件,包括QuartusⅡ、MATLAB/Simulink和DSP Builder的設(shè)計流程,并分析了SOPC系統(tǒng)如何構(gòu)建相應(yīng)模塊。最后構(gòu)建起了基于單片F(xiàn)PGA嵌入式機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)。
　　本文在構(gòu)建了微型零件的尺寸檢測系統(tǒng)后,展開了微型零件的尺寸

4、檢測。在機(jī)器視覺零件尺寸檢測系統(tǒng)中對微型零件尺寸的檢測就是對微型零件的圖像信息進(jìn)行處理分析,圖像處理過程一般由圖像采集、圖像灰度化、圖像平滑濾波、圖象二值化、圖像的邊緣檢測、圖像的邊緣擬合、尺寸計算組成。在被測零件的尺寸由像素尺寸到實際尺寸的轉(zhuǎn)化過程中,需要完成系統(tǒng)的標(biāo)定,通過系統(tǒng)標(biāo)定可以確定像素尺寸和實際尺寸的關(guān)系,從而求得被測零件的實際尺寸。最后選取微型齒輪作為被測對象,通過將圖像灰度化、平滑濾波、二值化等預(yù)處理,接著進(jìn)行邊緣檢測,