[发明专利]一种影像式试验筛自动校准仪

说明书

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，《JJF1175-2007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；

附图说明

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；