【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微机电系统，尤其是涉及一种基于fpga的微流控芯片多角度显微视觉检测装置及方法。
技术介绍
1、mems是指尺寸在几毫米乃至更小的传感器装置，该技术由20世纪50年代的半导体制造技术发展而来，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。在90年代，许多研究者尝试探讨了mems在生物学、化学和生物医学领域的应用，主要的研究工作是开发芯片上的实验室(lab on chip)或称微全分析系统(micro total analysis systems,µtas)，以便能够在一个微流控芯片上集成几乎所有完整的生物、化学和生物医学反应检测所需的全部操作过程。作为mems器件的重要组成部分，微全分析系统具有体积小、灵敏度高、效率高以及试剂消耗少的特点，目前已广泛应用在生命科学、医学和化学领域。随着软光刻、纳米压印以及3d打印技术的不断发展，通过这些技术所制成的微流控芯片尺寸越来越小，内部结构也越来越复杂，这不仅对制备所需技术设备的加工精度提出了更高要求，也对检测设备的解析度、稳定性以及可靠性提出了更高要求。
2、立体视觉系统是利用ccd或cmos相机，从多个角度拍摄不同焦距和景深的图像，并对图像中的目标点进行分析来获得构建模型所需的系统参数，最后利用获得的系统参数对被测物体的三维形貌和结构尺寸进行重建。由于其工作高效、操作简便和非接触式测量的特点，使得它具有很高的实用价值。然而目前应用较多的单目视觉测量系统，即使用一台ccd相机在不同角度对芯片进行拍摄，这就导致只能在某一个固定角度对待测芯片进行观测，得到
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于fpga的微流控芯片多角度显微视觉检测装置及方法，通过布置在不同方位的多个显微视觉相机对微流控芯片的显微图像进行采集，再由fpga模块对得到的显微图像进行处理，得到更适合人眼观察，更便于精密仪器检测的数据。
2、本专利技术的目的是通过下述技术方案来实现的：
3、本专利技术的基于fpga的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于包括移载模块、视觉检测模块、fpga模块和圆形底座，
4、所述的移载模块包括载物平台、若干个十字轴、若干个电动推杆和若干个推杆支架，所述的视觉检测模块包括若干个立柱、悬梁、环形led照明装置和若干个显微视觉相机，
5、所述的若干个推杆支架设置在所述的圆形底座上，每个推杆支架上端通过十字轴连接在一组电动推杆下端，每组电动推杆上端通过十字轴连接载物平台组成移载模块，待测芯片放置于所述的载物平台上侧，
6、所述的若干个立柱设置在所述的圆形底座上，所述的悬梁设置在所述的若干个立柱上部，所述的环形led照明装置设置在所述的悬梁下侧，所述的若干个显微视觉相机分别设置在每个立柱中部、悬梁内侧和圆形底座上侧组成视觉检测模块。
7、所述的圆形底座上表面设置有若干定位凹槽，所述的圆形底座下侧设置有支撑脚垫，此支撑脚垫表面设有防滑纹路，
8、所述的若干定位凹槽包括若干矩形定位凹槽和若干扇形定位凹槽。
9、所述的载物平台包括托盘、载物片和铰链座ⅰ，所述的托盘上侧设有环状凹槽和定位键槽，所述的载物片为透明材质并通过键连接安装在所述的环状凹槽内，所述的待测芯片放置于所述的载物片上侧，多个铰链座ⅰ设置在所述的托盘下侧。
10、所述的电动推杆顶部设置有铰链座ⅱ，所述铰链座ⅰ、铰链座ⅱ各自与同一根十字轴不同方向轴径相配合，所述的十字轴与铰链座ⅰ、铰链座ⅱ连接处装配有传动轴承，所述的铰链座ⅰ和铰链座ⅱ各自绕所述的十字轴对应方向轴线旋转。
11、所述的若干个推杆支架分别安装在所述圆形底座上侧的若干个矩形定位凹槽内，每个推杆支架上侧设置有相同的两个铰链座ⅳ，此两个铰链座ⅳ各自连接一根所述的电动推杆，每个电动推杆底部设置有铰链座ⅲ，所述铰链座ⅳ、铰链座ⅲ各自与同一根十字轴不同方向轴径相配合，所述的十字轴与铰链座ⅳ、铰链座ⅲ连接处装配有传动轴承，所述的铰链座ⅳ和铰链座ⅲ各自绕所述的十字轴对应方向轴线旋转。
12、所述的若干个立柱分别设置在所述的若干个扇形定位凹槽内，每个立柱底部设有扇形定位板、中部设有相机安装平台、顶部设有用于安装悬梁的螺纹孔。
13、所述的悬梁为环形且整体设有减重孔，所述的悬梁通过螺钉安装在所述的立柱上侧，所述的环形led照明装置设置在所述的悬梁下侧。
14、所述的若干个显微视觉相机分别布置于所述的相机安装平台上侧、悬梁内侧和圆形底座上侧，所述若干个显微视觉相机均正对于待测芯片。
15、所述的fpag模块设置在所述的圆形底座上侧，所述的移载模块和视觉检测模块均通过信号线与所述的fpga模块连接。所述的fpga模块包括程序输入串口、图像输入串口、图像输出串口、ip核、运动状态寄存器、电动推杆驱动器、显微视觉相机驱动器、反馈寄存器和图像处理单元。
16、所述的fpga模块的程序输入串口输入端与上位机输出端连接，程序输入串口输出端与ip核输入端连接，ip核输出端与运动状态寄存器输入端连接，运动状态寄存器输出端分别连接电动推杆驱动器输入端和显微视觉相机驱动器输入端，电动推杆驱动器输出端与移载模块中的电动推杆连接，显微视觉相机驱动器输出端与视觉检测模块中的显微视觉相机连接，显微视觉相机输出端与图像输入串口输入端连接，图像输入串口输出端分别连接反馈寄存器输入端和图像处理单元输入端，反馈寄存器输出端与运动状态寄存器输入端连接，图像处理单元输出端与图像输出串口输入端连接，图像输出串口输出端与上位机输入端连接。
17、一种基于fpga的微流控芯片多角度显微视觉检测装置的检测方法，其特征在于所述的fpag模块通过串行总线与上位机连接，上位机发起运动命令后，控制程序经由程序输入串口进入fpga模块的ip核，ip核根据程序内容进行运算后向运动状态寄存器中写入方向、速度、加速度和起止位置参数，运动状态寄存器向各个电动推杆驱动器发送控制信号驱动电动推杆伸出，带动载物平台升降、倾斜和旋转，运动状态寄存器同时向显微视觉相机驱动器发送控制信号调整各个显微视觉相机焦距，由显微视觉相机将当前时刻待测芯片位姿信息通过图像输入串口发送至反馈寄存器，运动状态寄存器根据反馈寄存器的数据进行插补修正，将新的控制信号发送至电动推杆驱动器以调整电动推杆的伸出速度，直至待测芯片到达目标位置，运动状态寄存器向电动推杆驱动器发送停止信号，待测芯片保持在当前位置。定位完成后，显微视觉相机对待测芯片进行图像采集，显微图像数据由图像输入串口进入到fpga模块的图像处理单元，图像处理单元对数据进行边缘检测、图像分割、特征提取、形态学运算和仿真结果验证本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于FPGA的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：包括移载模块（1）、视觉检测模块（2）、FPGA模块（3）和圆形底座（4），
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：所述的载物平台（10）包括托盘（100）、载物片（101）和铰链座Ⅰ（102），所述的托盘（100）上侧设有环状凹槽和定位键槽，所述的载物片（101）为透明材质并通过键连接安装在所述的环状凹槽内，所述的待测芯片（5）放置于所述的载物片（101）上侧，多个铰链座Ⅰ（102）设置在所述的托盘（100）下侧。
3.根据权利要求2所述的基于FPGA的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：所述的电动推杆（12）顶部设置有铰链座Ⅱ（120），所述铰链座Ⅰ（102）、铰链座Ⅱ（120）各自与同一根十字轴（11）不同方向轴径相配合，所述的十字轴（11）与铰链座Ⅰ（102）、铰链座Ⅱ（120）连接处装配有传动轴承（110），所述的铰链座Ⅰ（102）和铰链座Ⅱ（120）各自绕所述的十字轴（11）对应方向轴线旋转。
4.根据权利要求
5.根据权利要求1所述的基于FPGA的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：所述的若干个立柱（20）分别设置在所述的若干个扇形定位凹槽内，每个立柱（20）底部设有扇形定位板（200）、中部设有相机安装平台（201）、顶部设有用于安装悬梁（21）的螺纹孔。
6.根据权利要求1所述的基于FPGA的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：所述的悬梁（21）为环形且整体设有减重孔，所述的悬梁（21）通过螺钉安装在所述的立柱（20）上侧，所述的环形LED照明装置（22）设置在所述的悬梁（21）下侧。
7.根据权利要求5所述的基于FPGA的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：所述的若干个显微视觉相机（23）分别布置于所述的相机安装平台（201）上侧、悬梁（21）内侧和圆形底座（4）上侧，所述若干个显微视觉相机（23）均正对于待测芯片（5）。
8.根据权利要求1所述的基于FPGA的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：所述的FPAG模块（3）设置在所述的圆形底座（4）上侧，所述的移载模块（1）和视觉检测模块（2）均通过信号线与所述的FPGA模块（3）连接，所述的FPGA模块（3）包括程序输入串口（300）、图像输入串口（301）、图像输出串口（302）、IP核（31）、运动状态寄存器（32）、电动推杆驱动器（33）、显微视觉相机驱动器（34）、反馈寄存器（35）和图像处理单元（36）。
9.根据权利要求8所述的基于FPGA的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：所述的FPGA模块（3）的程序输入串口（300）输入端与上位机（6）输出端连接，程序输入串口（300）输出端与IP核（31）输入端连接，IP核（31）输出端与运动状态寄存器（31）输入端连接，运动状态寄存器（32）输出端分别连接电动推杆驱动器（33）输入端和显微视觉相机驱动器（34）输入端，电动推杆驱动器（33）输出端与移载模块（1）中的电动推杆（12）连接，显微视觉相机驱动器（34）输出端与视觉检测模块（2）中的显微视觉相机（23）连接，显微视觉相机（23）输出端与图像输入串口（301）输入端连接，图像输入串口（301）输出端分别连接反馈寄存器（35）输入端和图像处理单元（36）输入端，反馈寄存器（35）输出端与运动状态寄存器（32）输入端连接，图像处理单元（36）输出端与图像输出串口（302）输入端连接，图像输出串口（302）输出端与上位机（6）输入端连接。
10.一种基于FPGA的微流控芯片多角度显微视觉检测装置的检测方法，其特征在于：所述的FPGA模块（3）通过串行总线与上位机（6）连接，上位机（6）发起运动命令后，控制程序经由程序输入串口（300）进入FPGA模块（3）的IP核（31），IP核（31）根...
【技术特征摘要】
1.一种基于fpga的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：包括移载模块（1）、视觉检测模块（2）、fpga模块（3）和圆形底座（4），
2.根据权利要求1所述的基于fpga的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：所述的载物平台（10）包括托盘（100）、载物片（101）和铰链座ⅰ（102），所述的托盘（100）上侧设有环状凹槽和定位键槽，所述的载物片（101）为透明材质并通过键连接安装在所述的环状凹槽内，所述的待测芯片（5）放置于所述的载物片（101）上侧，多个铰链座ⅰ（102）设置在所述的托盘（100）下侧。
3.根据权利要求2所述的基于fpga的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：所述的电动推杆（12）顶部设置有铰链座ⅱ（120），所述铰链座ⅰ（102）、铰链座ⅱ（120）各自与同一根十字轴（11）不同方向轴径相配合，所述的十字轴（11）与铰链座ⅰ（102）、铰链座ⅱ（120）连接处装配有传动轴承（110），所述的铰链座ⅰ（102）和铰链座ⅱ（120）各自绕所述的十字轴（11）对应方向轴线旋转。
4.根据权利要求1所述的基于fpga的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：所述的若干个推杆支架（13）分别安装在所述圆形底座（4）上侧的若干个矩形定位凹槽内，每个推杆支架（13）上侧设置有相同的两个铰链座ⅳ（130），此两个铰链座ⅳ（130）各自连接一根所述的电动推杆（12），每个电动推杆（12）底部设置有铰链座ⅲ（121），所述铰链座ⅳ（130）、铰链座ⅲ（121）各自与同一根十字轴（11）不同方向轴径相配合，所述的十字轴（11）与铰链座ⅳ（130）、铰链座ⅲ（121）连接处装配有传动轴承（110），所述的铰链座ⅳ（130）和铰链座ⅲ（121）各自绕所述的十字轴（11）对应方向轴线旋转。
5.根据权利要求1所述的基于fpga的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：所述的若干个立柱（20）分别设置在所述的若干个扇形定位凹槽内，每个立柱（20）底部设有扇形定位板（200）、中部设有相机安装平台（201）、顶部设有用于安装悬梁（21）的螺纹孔。
6.根据权利要求1所述的基于fpga的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：所述的悬梁（21）为环形且整体设有减重孔，所述的悬梁（21）通过螺钉安装在所述的立柱（20）上侧，所述的环形led照明装置（22）设置在所述的悬梁（21）下侧。
7.根据权利要求5所述的基于fpga的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：所述的若干个显微视觉相机（23）分别布置于所述的相机安装平台（201）上侧、悬梁（21）内侧和圆形底座（4）上侧，所述若干个显微视觉相机（23）均正对于待测芯片（5）。
8.根据权利要求1所述的基于fpga的微流控芯片多角度显微视觉检测装置，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张贺，李鑫，谢致宇，杨爽，沈采薇，张傲，王皓中，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：
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