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今日山西快乐十分: 基于虛擬儀器的視覺定位磁場分布檢測系統設計

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瀏覽 次【字號 】 發布時間:2012-7-18 打印本頁

山西快乐十分前三预测 www.cxclik.com.cn 應用領域:產品測試
  挑戰:在較短時間內根據雷達電子調速系統的特殊結構開發一套高性價比的磁場分布自動檢測系統,實現對雷達電子調速系統上各個通孔沿軸心方向的磁場分布情況做出快速、準確的自動檢測,自動生成檢測報告。
  應用方案:使用National Instruments公司的IMAQ 可視化軟件、LabVIEW 視覺開發???、報表生成工具包、執行程序生成器和LabVIEW來開發一個經濟、穩定、靈活的基于PC的磁場分布自動檢測系統。
  使用的產品:LabVIEW 6.1, LabVIEW Vision Development Module, LabVIEW Report Generation Toolkit for Microsoft Office, NI PCI-1407, NI PCI-6013

介紹
    雷達電子調速系統的外觀如圖1所示。
 

 在其軸心附近(圖中紅色區域內部的凹陷處)分布有19個直徑7mm、長500mm的通孔,檢測過程中要求探頭沿通孔軸心方向測量,檢測距離為500mm左右,探頭直徑為5mm。
  本系統利用LabVIEW和IMAQ Vision開發視覺定位??榛袢〉魎儐低成細鞲鐾ǹ椎鬧嶁淖?,然后通過串行通訊控制由直線運動單元組建的三維直角坐標機器人拖動探頭對每一個通孔進行自動檢測,自動生成報表。與傳統檢測方式相比大大提高了檢測精度和檢測效率。

序言
    雷達在國防、氣象、交通等領域有著至關重要的作用,而雷達電子調速系統又是雷達的重要組成部分。因此,雷達電子調速系統的質量直接影響著雷達的性能。雷達電子調速系統磁場分布的傳統檢測方式主要為手動。首先人工將探頭根據肉眼觀察移動到通孔軸心處,然后手動驅動絲杠按檢測間隔移動探頭進行測量。檢測過程中由操作人員讀取檢測數據然后人工記錄,需要對數據進行分析時還要將記錄數據輸入到計算機.人工檢測不僅工作量大、效率低,而且精度很難保證,直接影響著雷達電子調速系統的質量。
  本系統融合了NI公司的機器視覺、數據采集、信號處理以及串行通訊等先進技術:用機器視覺實現雷達電子調速系統上通孔軸心位置的精密測量、用串行通訊技術實現對由直線運動單元構建的三坐標直角機器人的運動控制以保證探頭檢測位置的準確性、用數據采集及信號處理實現對雷達電子調速系統磁場分布的檢測和分析功能,實現了對雷達電子調速系統磁場分布的自動檢測要求,并具有測量精確、快速、擴展性強和性價比高等特點。

系統組成:
  本系統的硬件結構框圖如圖2所示

主要包括一體化工作站、特斯拉計、PCI-6013多功能數據采集卡、一體化攝像機和PCI-1407圖像采集卡、高精度直線運動單元、高速RS232C串行通信擴展卡。
  系統軟件采用NI公司的LabVIEW 6.1, LabVIEW Vision Development Module和LabVIEW Report Generation Toolkit for Microsoft Office開發。軟件設計采用??榛絞?,將不同測試內容設計成單獨的功能???。軟件結構框圖如圖3所示

主要包括運動控制???、雷達電子調速系統調平???、視覺定位???、磁場分布自動檢測???、磁場分布手動檢測???、系統管理??榱糠?。每個??榧稍諭桓鮒鞒絳蚩蚣苤?,這樣既可以靈活實現功能的擴充、升級和維護,又有利于移植用于其它場合。

視覺定位
  視覺定位??槭譴懦》植技觳庀低車墓丶糠?,硬件部分主要包括攝像頭、圖像采集卡和光源。由于磁場分布檢測要求沿通孔軸心方向進行,因此視覺定位的精度直接影響著檢測數據的可靠性。
  圖像處理通常是以像素為單位進行計算的,為了實現以像素為單位的測量結果與標準尺寸(公制單位)的一致性,需要將測量結果轉換成以毫米為單位的實際長度,因此要對視覺定位系統進行標定。在試驗過程中發現,攝像頭的光軸與雷達電子調速系統的上表面不垂直以及攝像頭的非線性畸變對試驗結果都會帶來較大的誤差影響,因此必須對系統進行非線性標定。
  在如圖4所示的“磁場分布視覺定位系統”界面上點擊“攝像頭移動粗定位”按鈕使攝像頭移動到雷達電子調速系統的軸心附近,利用位置控制框的按鈕微調攝像頭位置。將尺寸已知的點陣標定板置于調速系統之上,點擊“標定”按鈕,系統將采集標定板的圖像,計算出視野內各個位置的長度/像素比,隨后的通孔軸心測量結果都是根據這個比例進行。


  對于調速系統上通孔軸心坐標的測量首先要根據標定結果對圖像進行校正,然后利用閾值分割將通孔圖像與背景分離,用開運算消除孤立噪聲,用閉運算填充微小空洞,通過粒子分析獲取各通孔軸心像素坐標值,最后再次利用標定結果將測量所得各個通孔軸心的像素坐標轉換為相對視野左上角的實際坐標值。

磁場分布檢測
  磁場分布檢測??槭譴懦》植甲遠觳庀低車暮誦牟糠?,硬件部分主要包括探頭、特斯拉計和PCI-6013多功能數據采集卡。為了減小外界的噪聲干擾,將特斯拉計的輸出信號用雙絞線以差分方式接入數據采集卡。信號屏蔽、連接測試信號用屏蔽電纜和附件以及數據采集卡的良好接地也是很重要的,這將從硬件上確保系統檢測數據的可靠性。
  系統首先將視覺定位??榛袢〉母鞲鐾ǹ字嶁南嘍云涫右白笊轄塹淖曛底壞接芍畢咴碩ピ菇ǖ娜苯親晗抵?,然后根據坐標轉換結果通過串行通訊控制直線運動單元拖動探頭移動至某通孔上方,隨后根據由用戶設置的檢測步長沿軸心方向檢測磁場分布情況。
  由于特斯拉計在工作過程中要求有一定的穩定時間,因此系統采用了靜止測量的檢測方式,即探頭運動到每一個檢測位置都要停下來并保持一定的時間間隔以保證特斯拉計輸出信號的可靠性。系統主要通過低通濾波和均值濾波兩種方式減小隨機噪聲對檢測結果所帶來的影響。同時,系統針對測量數據對磁場分布情況進行分析,并給出相應結果。磁場分布檢測系統的界面如圖5所示。


  測量結束后,系統將磁場分布測量數據、磁場分布曲線以及其他相關信息自動生成檢測報告,用戶可以根據自己的實際需要選擇存儲或打印功能。

結論
  視覺定位磁場分布檢測系統的開發過程和現場應用情況表明,本系統完全滿足磁場分布檢測工藝要求的各項內容,實現了快速、準確測試的需求。與傳統的人工檢測方法相比,本系統大幅度提高了雷達電子調速系統磁場分布的檢測精度和檢測效率、有效地保證了雷達電子調速系統的檢測質量,同時也大大降低了工作人員的勞動強度和產品檢測成本。
  使用NI公司的LabVIEW及其提供的工具包和相關硬件產品,使本系統的開發周期明顯縮短,同時還使產品測試的品質得以可靠保證。利用虛擬儀器技術開發自動測試系統,不但能夠提高系統的自動化程度和可維護性,而且還具有結構靈活、開發成本低、開發周期短和功能擴展性強等優點。人機界面多樣靈活、易于操作等特點與傳統測試儀器相比也有著較大的優勢。

 

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