专利名称：一种影像式试验筛自动校准仪的制作方法
技术领域：
本发明为一种使用光学影像方式进行试验筛校准的全自动仪器，能高效地对试验筛进行校准。对于每个试验筛，除了可以按照现行校准规范进行抽样式校准外，还可采用全 检的方式对所有筛孔进行校准。
背景技术：
目前的试验筛校准通常采用万能工具显微镜等设备，以手工操作方式完成。一个 试验筛有大量的筛孔需要校准，依赖手工操作的方式，工作量繁重、效率低下、校准数据客 观性差，给各地计量部门带来了很大困难。由于现有测量手段的限制，((JJFl 175-2007试验筛校准规范》只能规定对部分筛孔 进行抽样式校准，得到的校准数据只能有定的代表性，不能全面反映被检试验筛的真实情 况。在进年来的文献中，陆续出现过有关试验筛自动校准的报道，基本只对图像处理 技术、筛孔和丝径测量、光电系统进行了研究，对于整体系统没有介绍。到目前为止还没有 过真正实用的试验筛自动校准仪器出现。

发明内容
本发明介绍了一种影像式试验筛自动校准仪，它以三轴CNC自动移动工作台[1] 为主体，配备显微镜[2]、CCD、照明系统[3]、电气控制卡[4]和个人计算机[5]。三轴CNC自动移动工作台[1]分为XY移动平台和Z轴，XY移动平台用于承载被 校准试验筛[6]，显微镜固定于Z轴上，Z轴的运动可以控制显微镜的聚焦清晰度。XYZ三 个轴均由直线导轨、丝杠和直流伺服控制系统组成，可以获得非常高的定位精度。三轴工作 台可在计算机的控制下，由电气控制卡[4]的驱动，实现程序控制，满足自动校准的需要。个人计算机[5]配备图像采集卡，接收由显微镜[2]和CCD所构成光学成像系统 捕获的试验筛图像数据；个人计算机[5]包括试验筛校准模块，试验筛校准模块又分为筛 孔提取模块和筛孔搜索模块。筛孔提取模块利用图像处理技术，对获取的试验筛图像数据进行处理，提取出筛 孔四边形，并由此分析计算出试验筛的筛孔尺寸和丝径。筛孔搜索模块以筛孔提取模块已经得到的所有筛孔四边形数据为依据，控制三轴 移动工作台[1]移动到下一个筛孔位置，为筛孔提取模块提供初始提取位置；两个模块交 替工作，直到完成指定数量筛孔的校准。根据校准需要，个人计算机[5]通过向电气控制卡发送命令来移动XYZ三轴移动 工作台[1]，使得试验筛上待测区域移动到显微镜的可视区域内；照明系统[3]保证光学成 像系统获取到高质量的试验筛图像数据。本发明具有如下优点(1)自动化程度高，校准数据客观；
(2)完全符合现有的校准规范，并可做扩展校准；


图1是本发明的整体结构示意图。图2是本发明的试验筛校准模块的经向校准流程示意图。
具体实施例方式筛孔提取模块采用数字图像处理技术，对个人计算机中图像采集卡获取的筛孔图 像进行处理，包括滤波、边缘检测等，然后对检测出的边缘进行拟合，得到筛孔四边形，由此 计算出筛孔的经向或纬向尺寸①首先使用高斯滤波器对采集的图像数据进行滤波；②采用Sobel算子进行边缘检测；③使用最小二乘法拟合四边形，提取出筛孔四边形；④以筛孔四边形的上下两边中点间距离作为筛孔的纬向尺寸；⑤以筛孔四边形的左右两边中点间距离作为筛孔的经向尺寸；在得到一个筛孔四边形后，筛孔搜索模块以已经得到的筛孔数据为依据，搜索下 一个筛孔，如有必要会控制三轴移动工作台运动，以获取一个完整的筛孔。如此持续进行， 直到得到了所需个数的筛孔数据。在纬向校准筛孔时①筛孔搜索模块对已经计算得到的所有筛孔四边形上边缘和下边缘的方向进行 统计，以平均方向作为搜索方向；②筛孔搜索模块对已经计算得到的所有筛孔四边形上边缘和下边缘的长度进行 统计，以平均值作为平均筛孔纬向尺寸；③筛孔搜索模块控制三轴移动工作台朝搜索方向移动平均筛孔纬向尺寸的距离， 以此位置作为筛孔提取模块的初始提取位置；在经向校准筛孔时①筛孔搜索模块对已经计算得到的所有筛孔四边形左边缘和右边缘的方向进行 统计，以平均方向作为搜索方向；②筛孔搜索模块对已经计算得到的所有筛孔四边形左边缘和右边缘的长度进行 统计，以平均值作为平均筛孔经向尺寸；③筛孔搜索模块控制三轴移动工作台朝搜索方向移动平均筛孔经向尺寸的距离， 以此位置作为筛孔提取模块的初始提取位置；自动试验筛校准模块需要操作者选定试验筛校准的起始位置，模块自动按照校准规范的要求，以每个校准位置为起始点，横向扫描10个筛孔，并记录10个丝径；再纵向扫描 10个筛孔，并记录10个丝径；以此数据为基础统计出校准规范要求的网孔最大尺寸偏差、 网孔平均尺寸偏差、平均丝径等数据。校准流程控制①操作者指定两个校准起始位置；②筛孔提取模块自动在一个测量起始位置提取出一个筛孔；
③筛孔搜索模块控制三轴工作台沿经向自动移动到下一个筛孔位置，提取出新的 筛孔；④重复步骤③，完成经向筛孔的测量；⑤按照步骤③和④的方式，完成纬向筛孔的测量；⑥试验筛校准模块自动从第二个测量起始位置开始，按照步骤② ⑤的顺序完成测量；⑦根据测量的所有筛孔数据，统计出校准报告所需数据；试验筛校准模块不局限于校准规范要求的校准方式，还可以采用全检工作模式， 对试验筛内部全部筛孔完全扫描，测量出所有筛孔的经向和纬向尺寸、所有筛孔周围丝径 的尺寸。
权利要求
一种全自动影像式试验筛校准仪，由三轴移动工作台[1]、显微镜[2]、CCD、照明系统[3]、电气控制卡[4]、个人计算机[5]组成，其特征在于所述三轴移动工作台[1]的每个轴由直线导轨、丝杠和直流伺服控制系统组成；所述的个人计算机[5]具有全自动试验筛校准模块。
2.如权利要求1所述的全自动影像式试验筛校准仪，所述全自动试验筛校准模块包括 筛孔提取模块和筛孔搜索模块；筛孔提取模块自动提取出当前图像区域的筛孔四边形，计 算筛孔数据；蹄孔搜索模块以筛孔提取模块已经得到的所有筛孔四边形数据为依据，控制 三轴移动工作台[1]移动到下一个筛孔的位置，为筛孔提取模块提供初始提取位置；两个 模块交替工作，直到完成指定数量筛孔的校准。
3.如权利要求2所述的全自动影像式试验筛校准仪，所述筛孔提取模块包括使用高 斯滤波器对采集的筛孔图像数据进行滤波；采用Sobel算子进行边缘检测；使用最小二乘 法拟合四边形，提取出筛孔四边形；以筛孔四边形的上下两边中点间距离作为筛孔的纬向 尺寸；以筛孔四边形的左右两边中点间距离作为筛孔的经向尺寸。
4.如权利要求2所述的全自动影像式试验筛校准仪，所述筛孔搜索模块在纬向校准筛 孔时，对已经计算得到的所有筛孔四边形上边缘和下边缘的方向进行统计，以平均方向作 为搜索方向；对已经计算得到的所有筛孔四边形上边缘和下边缘的长度进行统计，以平均 值作为平均筛孔纬向尺寸；筛孔搜索模块控制三轴移动工作台朝搜索方向移动平均筛孔纬 向尺寸的距离，以此位置作为筛孔提取模块的初始提取位置。
5.如权利要求2所述的全自动影像式试验筛校准仪，所述筛孔搜索模块在经向校准筛 孔时，对已经计算得到的所有筛孔四边形左边缘和右边缘的方向进行统计，以平均方向作 为搜索方向；对已经计算得到的所有筛孔四边形左边缘和右边缘的长度进行统计，以平均 值作为平均筛孔经向尺寸；筛孔搜索模块控制三轴移动工作台朝搜索方向移动平均筛孔纬 向尺寸的距离，以此位置作为筛孔提取模块的初始提取位置。
全文摘要
本发明介绍了一种全自动影像式试验筛校准仪，它以三轴CNC自动移动工作台为主体，配备显微镜、CCD、照明系统、电气控制卡和个人计算机。三轴工作台可在计算机的控制下，由电气控制卡的驱动，实现程序控制。个人计算机配备图像采集卡，接收由显微镜和CCD所构成光学成像系统捕获的试验筛图像数据；个人计算机包括试验筛校准模块，由筛孔提取模块和筛孔搜索模块组成。筛孔提取模块利用图像处理技术，提取出筛孔四边形，分析计算试验筛的筛孔尺寸和丝径。筛孔搜索模块以已经得到的所有筛孔四边形数据为依据，控制三轴移动工作台移动到下一个筛孔位置，为筛孔提取模块提供初始提取位置；两个模块交替工作，直到完成指定数量筛孔的校准。
文档编号G01B11/00GK101839691SQ201010158350
公开日2010年9月22日 申请日期2010年4月28日 优先权日2010年4月28日
发明者徐一华, 杨聪 申请人:苏州天准精密技术有限公司