本文關鍵詞：基于ARM的顯微成像對光學薄膜的缺損檢測系統(tǒng)

  更多相關文章： 數(shù)字顯微鏡 CMOS圖像傳感器 顯微成像 MIPI 薄膜缺損檢測

【摘要】：光學薄膜及其產(chǎn)品在各個領域里已得到了越來越廣泛的應用,光學薄膜的表面粗糙度對光學薄膜光學特性如折射率、表面散射等有十分重要的影響。其在加工生產(chǎn)的過程中,表面細微的劃痕、污跡、毛刺等都將影響整個產(chǎn)品的性能,因此在加工中對零件表面進行實時的缺損檢測具有重要意義。傳統(tǒng)的人工目視檢驗方法具有勞動強度大、精度低、效率低、可靠性差等缺點,已經(jīng)無法適應現(xiàn)代化生產(chǎn)向微型化智能化發(fā)展的需要。針對光學薄膜表面缺陷的在線檢測,本文設計了利用數(shù)字顯微成像技術對光學薄膜的在線檢測系統(tǒng)。該檢測系統(tǒng)具有微型化、智能化、實時的特點,對于保證光學薄膜產(chǎn)品質量、提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率具有重要意義。設計中采用索尼的CMOS圖像傳感器IMX135作為數(shù)字顯微鏡圖像采集核心芯片,通過CSI-2接口將圖像傳輸至ARM處理器,并在ARM處理器上對顯微圖像進行圖像增強、圖像識別等處理,并實現(xiàn)顯微圖像的處理與存儲,并通過HDMI接口將顯微圖像傳輸?shù)揭壕э@示屏上進行顯示,既實現(xiàn)了微控制器的處理功能,又實現(xiàn)了系統(tǒng)的集成化,同時通過網(wǎng)口可將顯微圖像傳輸至互聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)對檢測效果的遠程實時控制的功能。本論文主要完成以下工作:(1)完成了嵌入式顯微成像系統(tǒng)的總體設計,包括光學鏡頭模塊、CMOS圖像采集模塊、圖像傳輸顯示模塊、上位機圖像處理模塊。(2)研究設計了顯微成像模塊的光學銜接系統(tǒng),完成了光學系統(tǒng)的視場匹配,根據(jù)系統(tǒng)分辨率的要求,利用ZEMAX軟件,對系統(tǒng)中的顯微鏡物鏡和轉接鏡進行了設計和仿真。研究了顯微鏡照明的分類及特點,針對本系統(tǒng)設計了反射式照明方案。(3)設計了顯微成像的采集核心板,采用索尼的IMX135作為圖像傳感器設計了顯微圖像采集板卡,設計了外圍驅動電路和電源匹配設計,輸出接口采用MIPI CSI-2的數(shù)據(jù)接口,實現(xiàn)了高速差分的圖像輸出。(4)分析研究了顯微圖像采集的硬件設計方案,采用樹莓派作為ARM處理器平臺,設計了Linux系統(tǒng)下的相機驅動程序和圖像采集軟件,將采集的圖像通過CSI接口傳輸?shù)綐漭商幚砥魃?采用圖像增強和濾波處理算法對圖像進行處理。(5)對基于ARM的嵌入式顯微成像系統(tǒng)進行實驗驗證,通過不同光源強度進行照明,并對實驗室的光學薄膜表面缺損情況進行了成像檢驗,均滿足系統(tǒng)的總體設計要求。
【關鍵詞】：數(shù)字顯微鏡 CMOS圖像傳感器 顯微成像 MIPI 薄膜缺損檢測
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;O484.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 縮略語對照表11-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 選題背景及意義15-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 顯微成像國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 光學薄膜檢測的發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本論文主要任務及安排18-21
• 1.3.1 本論文主要任務18-19
• 1.3.2 具體任務安排19-21
• 第二章 嵌入式顯微成像系統(tǒng)的光學設計21-37
• 2.1 顯微成像系統(tǒng)光學原理21-23
• 2.1.1 顯微成像系統(tǒng)概述21
• 2.1.2 顯微成像原理21-22
• 2.1.3 顯微鏡分辨率和視覺放大率22-23
• 2.2 系統(tǒng)視場匹配設計23-26
• 2.2.1 視場匹配方案研究23-24
• 2.2.2 視場匹配的公式推導及參數(shù)確定24-26
• 2.3 顯微鏡頭設計及仿真26-34
• 2.3.1 顯微物鏡及轉接境的選擇26-29
• 2.3.2 顯微鏡頭設計仿真29-34
• 2.4 系統(tǒng)照明設計34-36
• 2.4.1 照明特點及分類34-35
• 2.4.2 光源照明系統(tǒng)設計35-36
• 2.5 本章小結36-37
• 第三章 CMOS相機系統(tǒng)設計37-47
• 3.1 圖像傳感器芯片的選型37-41
• 3.1.1 CMOS與CCD傳感器的異同37-39
• 3.1.2 MIPI CSI-2 接口特點及優(yōu)勢39-41
• 3.2 CMOS攝像頭驅動板設計41-46
• 3.2.1 IMX135外圍驅動電路設計41-44
• 3.2.2 CMOS電路PCB設計注意44-46
• 3.3 本章小結46-47
• 第四章 顯微圖像處理平臺系統(tǒng)設計47-63
• 4.1 樹莓派處理器平臺介紹47-50
• 4.1.1 樹莓派平臺簡介47-49
• 4.1.2 顯微圖像處理系統(tǒng)49-50
• 4.2 樹莓派攝像頭驅動程序設計50-54
• 4.2.1 Linux系統(tǒng)設備驅動簡介50
• 4.2.2 V4L2驅動框架協(xié)議50-52
• 4.2.3 V4L2的視頻設備驅動開發(fā)總結52-54
• 4.3 顯微圖像預處理54-55
• 4.3.1 圖像預處理的算法研究的分析54-55
• 4.4 顯微圖像處理算法設計55-58
• 4.4.1 基于圖像塊的融合算法55-56
• 4.4.2 顯微圖像閾值分割算法實現(xiàn)56-58
• 4.5 顯微圖像上位機軟件設計58-61
• 4.5.1 樹莓派操作系統(tǒng)設置58-59
• 4.5.2 上位機軟件設計59-61
• 4.6 本章小節(jié)61-63
• 第五章 顯微成像系統(tǒng)對薄膜的檢測實驗63-67
• 5.1 薄膜表面缺陷測試方法63
• 5.2 對光學薄膜的測試實驗及結果分析63-66
• 5.2.1 實驗裝置安裝63-64
• 5.2.2 薄膜表面缺陷檢測結果分析64-66
• 5.3 本章小節(jié)66-67
• 第六章 總結與展望67-69
• 6.1 論文工作總結67
• 6.2 未來展望67-69
• 參考文獻69-71
• 致謝71-73
• 作者簡介73-74

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 杜麗堅;冷靜;;Motic數(shù)碼顯微互動實驗室在病理學實驗課教學中的應用[J];南京醫(yī)科大學學報(社會科學版);2005年04期

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本文編號：1034827