基于模拟图像采集的非接触式细丝直径测量装置及方法制造方法及图纸
Non contact wire diameter measurement device and method based on simulated image acquisition
The invention provides a non-contact analog image acquisition filament diameter measurement device and method for measuring based on the filament diameter, including optical device, imaging unit, signal separation unit, waveform processing unit, FPGA microprocessor, a display unit, the optical image capture unit optical device input into a composite analog voltage signal unit and the waveform processing unit through the signal separation, get signal, signal, analog image signal and voltage into FPGA microprocessor, after processing the tested filament length is displayed on the display unit, the optical device comprises a light absorbing LED line source, black bottom, closed box, camera shooting unit consists of driver module, CCD the sensor, signal processing module, timing control module, the FPGA microprocessor includes a pulse counting module, data This invention can realize high speed reliable, high precision and low cost measuring filament diameter.
【技术实现步骤摘要】
基于模拟图像采集的非接触式细丝直径测量装置及方法
本专利技术涉及测量
，具体涉及一种基于模拟图像采集的非接触式细丝直径测量的装置及方法。
技术介绍
在工业生产中，经常遇到细丝直径的测量问题。目前所采用的测量方法分为接触式和非接触式。接触式测量方法多采用数显千分尺或传统千分尺，在测量过程中，千分尺的旋进会对细丝表面产生形变，引入测量误差，并且，传统千分尺测量不便于记录数据，分析细丝整体的粗细均匀情况。非接触式测量现行方法基于数字图像，通过对数字图像像素信息提取即可得出细丝直径数值，但此测量方法受到图像传感器像素大小的限制。目前，常采用的图像传感器像素尺寸为8～10微米，此数值远远低于被测细丝精度的精度要求，为实现高精度测量不得不增加光学系统模块或使用定制的高精度图像传感器。但这两种方法不仅增加了开发成本且均无法消除数字信号的量化误差。模拟图像，又称连续图像，是指在二位坐标系中连续变化的图像，即图像的像点是无线稠密的，同时具有灰度值(即图像从暗到两的变化值)，通过某种物理量的连续变化来表现图像上信息，它反映了事物在连续空间中的真实特征。数字图像是由模拟图像数字量...
【技术保护点】
一种基于模拟图像采集的非接触式细丝直径测量装置，其特征在于包括光学装置(1)、拍摄单元(2)、信号分离单元(3)、波形处理单元(4)、FPGA微处理器(5)、显示单元(6)，所述的光学装置(1)包括LED线光源(19)、黑色吸光底板(20)、含有过丝孔(17)的密闭箱(16)、镜头(21)，其中密闭箱(16)底部放置一块所述的黑色吸光底板(20)，密闭箱(16)左右两侧等高位置放置两个所述的LED线光源(19)，密闭箱(16)前后两侧中心轴向上与所述的LED线光源(19)等高的位置开有两个过丝孔(17)，待测细丝(18)从所述的两个过丝孔(17)中穿过，所述的镜头(21)的...
【技术特征摘要】
1.一种基于模拟图像采集的非接触式细丝直径测量装置，其特征在于包括光学装置(1)、拍摄单元(2)、信号分离单元(3)、波形处理单元(4)、FPGA微处理器(5)、显示单元(6)，所述的光学装置(1)包括LED线光源(19)、黑色吸光底板(20)、含有过丝孔(17)的密闭箱(16)、镜头(21)，其中密闭箱(16)底部放置一块所述的黑色吸光底板(20)，密闭箱(16)左右两侧等高位置放置两个所述的LED线光源(19)，密闭箱(16)前后两侧中心轴向上与所述的LED线光源(19)等高的位置开有两个过丝孔(17)，待测细丝(18)从所述的两个过丝孔(17)中穿过，所述的镜头(21)的镜头光学输入端(22)从密闭箱(16)上部伸入密闭箱(16)中并对准所述的待测细丝(18)，拍摄单元(2)由驱动模块(8)、CCD传感器(9)、信号处理模块(11)、时序控制模块(10)组成，其中光学装置(1)中镜头(21)的镜头光学输出端(23)与拍摄单元(2)的CCD传感器(9)的光学输入端对接，拍摄单元(2)中的驱动模块(8)的输出端与CCD传感器(9)的电学输入端连接，CCD传感器(9)的输出端与信号处理模块(11)的信号输入端连接，时序控制模块(10)与信号处理模块(11)的控制输入端连接，信号处理模块(11)的输出分别与信号分离单元(3)和波形处理单元(4)连接，所述的FPGA微处理器(5)包括脉冲计数模块(12)、数据处理模块(13)、显示驱动模块(14)，串口通信模块(15)，FPGA微处理器(5)中脉宽计数模块(12)的控制输入端与信号分离单元(3)的输出端相连、脉宽计数模块(12)的脉宽输入端与波形处理单元(4)的输出端相连，脉宽计数模块(12)的输出端与数据处理模块(13)的输入相连，数据处理模块(13)的输出端与显示驱动模块(14)的输入端相连，显示驱动模块(14)的输出端与显示单元(6)的输入端相连。2.根据权利1所述的一种基于模拟图像采集的非接触式细丝直径测量装置，其特征在于，所述的镜头(21)的截面平行于所述的黑色吸光底板(20)。3.根据权利1所述的一种基于模拟图像采集的非接触式细丝直径测量装置，其特征在于，所述的待测细丝(18)的截面中心位于镜头(21)中心及所述的CCD传感器(9)中心的延长线上。4.根据权利1所述的一种基于模拟图像采集的非接触式细丝直径测量装置，其特征在于，所述的CCD传感器(9)为电荷耦合元件。5.根据权利1所述的一种基于模拟图像采集的非接触式细丝直径测量装置，其特征在于，所述的信号处理模块(11)输出的模拟电压信号为CCIR制式。6.根据权利1所述的一种基于模拟图像采集的非接触式细丝直径测量装置，其特征在于，所述的波形处理单元(4)由电压比较器、阈值产生电路组成，所述的阈值产生电路由可调电位器、电压源组成，可调电位器的两个固定端与电压源顺次连接成环路，可调电位器的可调端为阈值产生电路的输出端，所述的信号处理模块(11)的输出端与电压比较器的同相输入端相连，阈值产生电路的输出端与电压比较器反向端相连，电压比较器的输出端即为所述的波形处理单元(4)的输出端，所述的波形处理单元(4)通过比较信号处理模块(11)输出与阈值产生电路产生的阈值电压并放大完成波形处理，输出至FPGA微处理器(5)中的脉宽计数模块(12)的脉宽输入端。7.根据权利6所述的一种基于模拟图像采集的非接触式细丝直径测量装置，，其特征在于，所述的阈值产生电路输出的电压值为与图像电压信号峰值的1/2。8.根据权利要求1所述的一种基于模拟图像采集的非接触式细丝直径测量装置，其特征在于，所述的FPGA微处理器(5)还包括一个串口通信模块(15)，串口通信模块(15)的输入端与数据处理模块(13)的输出端连接，串口通信模块(15)的输出端可以与一个可选接收单元(7)连接。9.一种基于模拟图像采集的非接触式细丝直径测量方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、标定设备(a)取一根已知直径的细丝作为标定细丝,此标定细丝的直径记为D，将该标定细丝从所述的两个过丝孔(17)中穿过，通过任意固定的支架将其固定并保持自然伸直状态，所述的镜头(21)的镜头光学输入端(22)从密闭箱(16)上部伸入密闭箱(16)中并对准所述的标定细丝，所述的镜头(21)的截面平行于所述的黑色吸光底板(20)且标定细丝的截面中心位于镜头(21)中心及所述的CCD传感器(9)中心的延长线上，打开LED线光源(19)，给拍摄单元(2)、信号分离单元(3)、波形处理单元(4)、FPGA微处理器(5)、显示单元(6)通电,调整波形处理单元(4)由阈值产生电路，使阈值产生电路的输出电压为Vth；(b)光学装置(1)中两个LED线光源(19)分别从标定细丝两侧打亮标定细丝，CCD传感器(9)通过自身光电转换的性质将标定细丝的光学影像转化为模拟图像电压信号，在拍摄单元...
【专利技术属性】
技术研发人员：李宝华，高咏，张广鹏，张庆玲，陈小彦，张蓝萱，刘文杰，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22
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