基于Labview的钢卷尺自动调零系统设计

Ｉ摄像头采集 ｌ钢 卷 尺 图 像
堕鱼奎兰 琶苎 作ｌ 』
ｔ ｌ
多／是否已、
＼ 齐零
ｌ结 束
图 ３ 系统 硬 件 结 构 图
标 准 钢卷 尺 内侧 紧靠钢 卷 尺靠 位 台凸起 确保 位 置正 确 ，左 右移 动标 准 钢卷 尺 使 得 目标 刻 度 线纹 位 于采 集 图 像 中心位 置 ，再 使用 标 准 钢 卷 尺 压 紧 机 构将 标 准 钢卷 尺
Ⅳ。距 离像 素 比 ｂ由下 式得 出
ｂ＝Ｌ／Ｎ
（２）
系统设定 图像视场约 ４０ｍｍ，摄像 头选取 ５００万像 素工
业相机 ，有效像 素 ２５９２×１９４４，像 素当量约 为 ｏ＿Ｏ１５ｍｍ，系统
分辨力为 ０．Ｏ１５ｍｍ，远远优 于肉眼识别精度 。
２ 系统 硬 件构成
钢 卷尺 自动 检定 系统 硬 件 由精 密 位 移 工 作 台 、被 检
被检 钢 卷尺 首先 由人 工 放 置 ，目标 刻 度 距 离 标 准 钢
卷 尺 目标 刻 度 不 超 过 ２ｍｍ。被 检 钢 卷 尺 调 零 刻 度 线 纹
皆 为整 数点 ，具 有厘 米 刻 度 特 征 （长 于普 通 毫 米 刻 度 ）。
横 向扫 描被 检钢 卷尺 厘 米 刻 度 线 ，距 离 标 准 钢 卷 尺 目标
本 系 统 基 于 Ｌａｂｖｉｅｗ软 件 开 发 平 台 ，能 实 现 钢 卷 尺 刻 度误 差 自动识 别 并完 成钢 卷 尺 自动对 零 的功能 。Ｌａｂ— ｖｉｅｗ是 由美 国 ＮＩ公 司开发 的图形 化编 程平 台 ，它 具有 直 观 的用户 界 面和 流程 化 的 图形 化 代 码 ，使 得 编 写 测 控 程 序变 得直 观 、方便 、高 效 。 ３．１ 程序 流程 设计
图 ４ 钢 卷 尺 目动 对 零 流 程 图
３．２ 外部 设备 与 计算 机通 信 运动 控 制卡 是 一 种基 于 ＰＣ机 ＰＣＩ总 线 的 步进 电机
或伺 服 电机 的上 位控 制单 元 。运 动控 制 卡通过 ＰＣＩ插 槽 与计 算 机 ＰＣＩ总线 相 连 。在 ＷｉｎｄｏｗＳ平 台下 ，程 序 调 用 动态 链 接 库 文 件 ＭＰＣ０８．ｄｌｌ，完 成 对 运 动 函 数 的 加 载 。 通过 对运 动 函数 的调 用 完 成 对 对 步 进 电机 控 制 ，从 而 控 制精 密位 移 工作 台 。
雷霆等 ：基 于Ｌａｂｖｉｅｗ 的钢卷 尺 自动调零 系统设 计
图像采集卡 同样位 于上位机 ＰＣＩ扩展槽 ，是 图像 采 ４ 结束 语
集部 分 和图像 处理 部 分 的桥 梁 。采 集 图像 可经过 ＰＣＩ高
本 文采 用工 业相 机基 于 Ｌａｂｖｉｅｗ软件 开 发平 台设 计
速总线存储 在 主机 内存 中。在 Ｌａｂｖｉｅｗ程 序 中调 用 ＩＭＡＱ 了钢卷 尺 自动对 零 系统 ，该 系统 结 构 简 单 ，操 作 便捷 ，利
上位 机程 序通 过 图像 处 理 获 取 钢 卷 尺 刻 度 误 差 ，反 馈指 导精 密位 移工 作 台进行 移 动 ，实现 钢卷 尺 自动 对零 。 钢卷 尺 自动对 零 流程 如 图 ４所 示 。
ｌ安装被检 Ｉ
钢 卷 尺
ｊＬ ——一
—
—
—
—
设定被检 Ｉ
钢 卷 尺 参 数 ｝
计量 与｛埘试 技术》２０１６ 丰第４３巷 第４期
水平 方 向 中心位 置 附 近 。沿 水 平 方 向扫 描厘 米 刻度 线 ，
距离 图像 中心距 离最 近 的厘米 刻度 线 即为 标准 钢 卷尺 目
标 刻度 。标 准钢 卷尺 目标 刻 度 左 右 两 边 缘 的 中 心 ，就 是
标 准钢 卷尺 目标 刻度 像 素位置 。
刻度 线距 离 最近 的厘 米 刻 度 线 ，即为 被 检 钢 卷 尺 目标 刻
度 线 。 同样 ，被 检钢 卷 尺 目标 刻 度 线 左 右 两 边 缘 中心 就
是 被检 钢卷 尺 目标刻 度 线像 素位 置 。
１．２ 获 取距 离像 素 比
距 离像 素 比 （ｍｍ／ｐｉｘｅ１）是 系 统 的精 度基 准 ，系 统 采
钢 卷 尺 自动 压 紧 机 构 、标 准 钢 卷 尺 压 紧机 构 、摄 像 头 机
构 、钢 卷尺 靠位 台 、底 座 、运 动控 制卡 、图像 采集 卡 和工 控
计 算机 等部 分 组成 ，系 统硬件 结 构如 图 ３所示 。
压 紧 固定 。被 检 钢 卷 尺 内侧 同样 紧靠 钢 卷 尺 靠 位 台 凸 起 ，人 工粗 略移 动 被检 钢卷 尺位 置 ，使 得 目标 刻 度线 纹距 离 标准 钢卷 尺 目标 刻度 线 纹 不 超 过 ２ｍｍ，再 由被 检 钢 卷 尺 自动 压 紧机 构压 紧 固定 。摄 像 头将 采 集 图像 通 过 图像 采 集 卡转换 为 数字 图像 回传 回 工控 机 ，工控 机 通 过 图像 处 理计 算 出被 检钢 卷 尺 与标 准 钢 卷 尺 的 目标 刻 度 误 差 ， 工 控机 根 据误 差值 向运 动控 制 卡发 送 指 令 ，驱 动 步 进 电 机 控制 精 密位 移工 作 台带 动被 检钢 卷 尺 做 出相 应 移 动 。 然 后摄 像 头再 次将 采 集 图像 回传 至工 控 机 ，由工 控 机 进 行 图像 处 理计 算刻 度 误 差 ，并 判 定 被 检 钢 卷 尺 目标 刻 度 与标 准钢 卷尺 目标 刻度 是 否 已经 对 齐 。若 没 有 对 齐 ，则 重复 执行 上述 步骤 ；若 已经 对 齐 ，则 钢卷 尺 自动 对零 过 程 完 成 。 ３ 系统 软件设 计
用 实 时标定 的方 式 ，保 证 测 量 精 度 。 系统 将 标 准 钢 卷 尺
图像从 采集 图像 中分 割 出来 ，对 图像 进 行 灰 度 化 处 理 和
二值 化 处理 ，再横 向扫 描标 准钢 卷 尺厘 米 刻 度 线 纹 自动
获 取标 准尺 图像 中已知 刻度距 离 为 对应 的像 素 点数 量