平板裂缝天线机器视觉测量系统研究及设计

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1、万方数据第36卷第6期信息化研究V01．36No．6’2010年6月InformatizationResearchJun．2010平板裂缝天线机器视觉测量系统研究及设计柳玉书1，平丽浩1，朱瑞2，武杰2(1．南京电子技术研究所，江苏省南京市210039；2．西安春秋视讯技术有限责任公司，陕西省西安市710065)摘要：机器视觉测量是用视觉传感器采集目标图像，通过对图像各种特征的分析处理，获取信息的一种测量方法。机器视觉技术的研究，大多停留在理论研究和小尺寸零件的测量上，对于平板裂缝天线等大尺寸、复杂结构件的测量研究与实现还是空白。本研究利用传动控制台的精确定位功能实现了高精度的图像拼接

2、，解决了平板裂缝天线参数量大、特征值小、精度要求高以及三坐标机等仪器无法测量的问题。关键词：机器视觉测量；平板裂缝天线；图像拼接中图分类号：TN823．24；TN911．70引言机器视觉测量系统是用机器代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量。机器视觉测量系统包括采像部分、图像分析处理部分、逻辑运算判断以及与其它设备的信息交互。目前，机器视觉测量系统已经应用到很多领域，如航空、航天技术、电子工程等领域。作为一门新兴的学科，机器视觉测量技术近20年来一直以迅猛的速度发展，自20世纪90年代中期以来，机器视觉测量技术的发展已经从最初的实验室研究阶段逐渐走向工程应用的发展阶段。进入2l世纪以后，机

3、器视觉在各行各业的应用得到了前所未有的普及和推广⋯。在国内，机器视觉测量技术的研究大多停留在理论研究和工业生产线应用系统的开发上，而对于大尺寸工件测量技术的研究与实现几乎是空白。对于各项关键技术没有系统地逐个攻破，使得机器视觉测量技术在大尺寸工件的精密测量应用方面发展缓慢旧j。天线是雷达的重要组成部分，天线结构参数指标的高低决定了雷达的主要性能，因此，在天线设计和制造阶段我们不惜花费巨大成本提高天线的精度。对于平板裂缝天线特别是毫米波天线，具有结构复杂、参数量大、精度要求高等特点，对测量提出了更高的要求。针对该种天线的特殊形状及结构，采用常规的测量方法难以满足指标的需求，如需要测量的缝

4、槽数量有1000多个，缝槽往往是腰形孔，宽度可能不足1mm，收稿日期："2010-04-05；修回日期：2010-04-20。基金项目：国家安全重大基础研究(973)项目(61358)。·18·两端是半圆形，精度要求达10斗m，对于这些特征采用普通的卡尺，三坐标测量机等仪器已经不能满足设计要求。一1总体方案设计由于相机的分辨率的限制，不可能用一张或几张图片就把整个天线的特征点拍完，所以，为了提高测量精度，采用控制台的精确移动，将每张图片按照移动的精确距离拼接起来，最后经过数据处理得出整块天线的测量数据。平板裂缝天线机器视觉测量系统(如图l所示)中，平板裂缝天线通过专用夹具固定在弘y平台

5、上，系统中各部分相互协调、自动工作。将天线结构尺寸的理沦值输入系统中。控制系统按照输入的理论值形成运动轨迹，并控制X-Y平台按照轨迹移动到相应的位置，控制相机拍照口】。图片传输并存储到计算机中，图像分析处理软件快速运算得到相关的结构尺寸数据，自动绘制得到测量报表。图1平板裂缝天线机器视觉测量系统万方数据第36卷第6期柳玉书，等：平板裂缝天线机器视觉测量系统研究及设计·研究与设计·2系统组成平板裂缝天线机器视觉测量系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分包括肼轴移动平台、位置传感器、运动控制系统、光学照明系统和图像采集系统；软件部分包括图像处理软件、运动控制软件和数据处理软件。其中运动控制系

6、统由运动控制软件按照测量要求形成运动轨迹控制工作台精确地运动，光学照明系统为拍摄高质量的图像提供保障，图像采集系统是获取高分辨率高保真图像的介质设备。图像处理软件负责提取图像上的特征点信息，经过运算得出特征尺寸，数据处理软件包括系统标定和后期数据处理，按照设计和工艺规定的标准要求输出报告。2．1硬件部分2．1．1位置传感器及运动控制系统如图2所示，整个系统的自动工作过程是由一些传感器元件检测、反馈等实现的。在这个系统中我们根据不同的工序采用了不同类型的传感器。运动控制系统由PLC、位置传感控制系统、伺服电机控制系统、视觉检测系统的输Ⅳ输出控制等组成。运动控制系统具有控制x．1，系统平台

7、把工件自动连续地移动到指定位置；控制图像采集系统当工件移动到指定位置后进行拍摄图片；将采集的图像自动传输到计算机中存储；对于已经存储在计算机中的图像自动调用图像数据处理软件系统进行计算，并给出数据和图像拼接图片等诸多功能。图2运动控制系统组成2．1．2光学照明系统由于被测对象、环境和检测要求千差万别，因而需要针对每个具体的案例来设计照明的方案，要考虑物体和特征的光学特性、距离、背景，根据检测要求具体选择光的强度、颜色和光谱组成、均匀性、光源的形