【摘要】：雙軸自準(zhǔn)直儀作為一種高精度非接觸式測量儀器,可用于測量二維微小偏轉(zhuǎn)角度、平面度、直線度等信息。本文基于Xilinx公司ZYNQ開發(fā)平臺(tái),從光的自準(zhǔn)直原理出發(fā),設(shè)計(jì)并搭建了完整的雙軸自準(zhǔn)直儀測量系統(tǒng),具備自校準(zhǔn)功能,可用于遠(yuǎn)距離微小角度測量。本文的具體研究工作如下:為提高自準(zhǔn)直儀遠(yuǎn)距離測量精度,減小空氣擾動(dòng)和溫度變化的影響,提出了測量基準(zhǔn)的實(shí)時(shí)在線校準(zhǔn)的雙光路自準(zhǔn)直測角方法。設(shè)計(jì)了基于ZYNQ平臺(tái)的控制總體方案。實(shí)現(xiàn)了圖像采集模塊、圖像處理模塊以及人機(jī)交互。其中,圖像采集模塊通過兩個(gè)千兆網(wǎng)口相機(jī)實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)采集;圖像處理模塊處理采集到的數(shù)據(jù),計(jì)算當(dāng)前二維角度偏轉(zhuǎn);人機(jī)交互部分則是在觸摸液晶顯示屏上實(shí)時(shí)顯示采集到的數(shù)據(jù)和角度信息,同時(shí)設(shè)置了一些按鈕供用戶選取相應(yīng)功能。圖像處理中的圖像預(yù)處理部分是在ZYNQ芯片中的可編程邏輯部分實(shí)現(xiàn),其余部分功能在處理器系統(tǒng)中完成。深入研究了質(zhì)心法、高斯擬合法和最小二乘圓擬合法幾種亞像素定位算法,通過分析其定位精度、速度和穩(wěn)定性,選取了質(zhì)心法用于光斑中心位置提取。通過近距離(1.5m)和遠(yuǎn)距離(10m)測角實(shí)驗(yàn),證明所提出的方法對(duì)于長距離目標(biāo)角度測量精度有明顯提高。
[Abstract]:As a kind of high-precision non-contact measuring instrument, biaxial autocollimator can be used to measure two-dimensional micro deflection angle, flatness, straightness and so on. Based on the ZYNQ development platform of Xilinx company, this paper designs and builds a complete measurement system of biaxial autocollimator based on the principle of optical autocollimation. It has self-calibration function and can be used in long-distance micro-angle measurement. The specific research work in this paper is as follows: in order to improve the precision of long-distance measurement of autocollimator and reduce the influence of air disturbance and temperature variation, a real-time on-line calibration method of two-light path auto-collimation angle measurement for measuring datum is proposed. The overall control scheme based on ZYNQ platform is designed. Image acquisition module, image processing module and human-computer interaction are realized. The image acquisition module realizes the real-time image acquisition through two gigabit network cameras, and the image processing module processes the collected data and calculates the current two-dimensional angle deflection. In the part of human-computer interaction, the collected data and angle information are displayed in real-time on the touch liquid crystal display screen, and some buttons are set up for users to select the corresponding functions. The image pre-processing part in image processing is realized in the programmable logic part of the ZYNQ chip, and the rest functions are completed in the processor system. Several sub-pixel localization algorithms, such as centroid method, Gao Si fitting method and least square circle fitting method, are deeply studied. By analyzing their positioning accuracy, speed and stability, the centroid method is selected for spot center location extraction. The experimental results of angle measurement at short distance (1.5 m) and long distance (10 m) show that the proposed method can improve the accuracy of angle measurement for long-range targets.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH741.14;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 萬清;賴萬昌;鄭永明;楊建;;基于面陣CCD的醫(yī)用X光機(jī)焦點(diǎn)檢測研究[J];中國測試;2015年03期

2 張?zhí)煊?;基于Qt的智能終端服務(wù)器及其在造紙工業(yè)中的應(yīng)用[J];天津造紙;2014年03期

3 王芳芳;張歡;;基于Zynq平臺(tái)的動(dòng)態(tài)智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];軟件;2013年08期

4 陳鵬;師奕兵;張偉;;隨鉆聲波測井儀維護(hù)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)[J];中國測試;2012年01期

5 黃艷芳;;基于Qt4的圖形用戶界面程序設(shè)計(jì)與游戲開發(fā)[J];電子設(shè)計(jì)工程;2011年17期

6 李朋;高立民;吳易明;劉愛敏;;加權(quán)質(zhì)心法亞像元定位誤差研究[J];電子測量技術(shù);2011年06期

7 李琪;盧榮勝;劉寧;俞慶平;;多GigE相機(jī)高速視覺系統(tǒng)的架構(gòu)與處理速度研究[J];電子測量與儀器學(xué)報(bào);2010年04期

8 甘俊紅;鄒九貴;季國定;;面陣CCD在雙軸自準(zhǔn)直儀中的應(yīng)用[J];紅外與激光工程;2008年S1期

9 高佳琦;李文峰;李國民;;機(jī)載多媒體網(wǎng)絡(luò)傳感器技術(shù)研究[J];計(jì)測技術(shù);2006年06期

10 敖磊;譚久彬;崔繼文;康文靜;;激光CCD自準(zhǔn)直儀圓目標(biāo)中心抗噪聲精確定位方法[J];中國激光;2006年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張俊杰;提高光電自準(zhǔn)直儀分辨力和示值穩(wěn)定性的研究[D];天津大學(xué);2010年

2 谷林;基于CMDS圖像傳感器的嵌入式二維準(zhǔn)直測角系統(tǒng)[D];中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 焦再強(qiáng);基于Zynq-7000的嵌入式數(shù)字圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];太原理工大學(xué);2015年

2 楊東;基于ZYNQ的雙目圖像采集與處理系統(tǒng)的研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

3 姬生毅;基于Zynq的嵌入式數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

4 張新宇;基于Zedboard的IEEE802.11物理層通信實(shí)現(xiàn)[D];北京郵電大學(xué);2015年

5 陳燦杰;基于Zynq的智能相機(jī)前端系統(tǒng)的研究[D];華南理工大學(xué);2014年

6 艾宇;鎖模光纖激光器時(shí)間抖動(dòng)的研究[D];北京郵電大學(xué);2014年

7 靳春光;基于ARM9的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];長江大學(xué);2013年

8 劉媛;特種雙坐標(biāo)光電自準(zhǔn)直圖像測量實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2012年

9 謝祖云;高精度二維光電自準(zhǔn)直儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

10 徐鳳茹;自準(zhǔn)直像視覺跟蹤測量關(guān)鍵技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：2430836