基于图像处理的激光打标机自动调焦系统研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于图像处理的激光打标机自动调焦系统研究硕士研究生：贾正强指导教师：孙晶华教授企业导师：桑恩方高级工程师工程领域：光学工程论文主审人：耿涛教授哈尔滨工程大学2018年4月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文(工程硕士)基于图像处理的激光打标机自动调焦系统研究硕士研究生：贾正强指导教师：孙晶华教授学位级别：工程硕士工程领域：光学工程所在单位：理学院论文提交日期：2018年4月26日论文答辩日期：2018年6月8日学位授予单位：哈尔滨工

2、程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.Eng（MasterofEngineering）ResearchonAutomaticFocusingSystemofLaserMarkingMachinebasedonImageProcessingCandidate:JiaZhengqiangSupervisor:Prof.SunJinghuaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEng

3、ineeringField:OpticalEngineeringDateofSubmission:Apr26.2018DateofOralExamination:Jun8.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品

4、成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后

5、结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于图像处理的激光打标机自动调焦系统研究摘要激光打标机为代表的新型激光加工设备越来越广泛的应用在各行各业中，通过激光聚焦在工件表面标刻出图案及文字信息。标刻质量与焦点的位置调节紧密相关，传统的手动调节方式存在较大的误差，实现设备自动化调整焦点位

6、置可以有效的提高调节精度，增加激光加工的柔性操作空间。课题以此为出发点，设计了一种基于图像处理的激光打标机自动调焦系统，对系统分步骤进行功能实现。首先，简述了激光打标机的结构组成和工作原理；并提出了利用CMOS相机采集图像的构想，介绍分析了自动调焦系统的实施方案。其次，通过采集图像数据，并简要分析验证方案的可行性。通过MATLAB软件对图像进行灰度处理、二值转化、图像切割、小波去噪、目标提取等，最终获取了激光焦点高度与目标图形像素数之间的函数关系。最后，上位机通过控制串口与单片机进行通信，驱动步

7、进电机实现对丝杆升降台的控制，使激光焦点位移至物体表面，最终完成整个自动调焦系统的工作流程。针对本文研究提出的一系列问题进行测试和仿真，包括对扫描振镜失真的修正测试、图像采集测试、小波去噪的算法仿真以及使用仿真软件对单片机与步进电机的控制测试。针对结果进行分析，对于振镜失真进行成功修正，选择了最优的图像采集方案，图像小波去噪的测试结果满足精度需求，验证了基于图像采集的激光打标机自动调焦系统的可行性。关键词：图像处理；MATLAB；激光打标机；自动调焦；小波去噪哈尔滨工程大学硕士学位论文ABSTR

8、ACTThenewlaserprocessingequipment,representedbythelasermarkingmachine,isbecomingmoreandmorewidelyusedinallwalksoflife.Thepatternandtextinformationareengravedonthesurfaceoftheworkpiecebylaserfocusing.Themarkingqualityiscloselyrelatedtothepositionadjus