[发明专利]基于嵌入式系统的微小尺寸测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于精密工程中使用的测量装置，特别是一种基于嵌入式系统的微小尺寸测量装置。

背景技术

微小尺寸测量是几何量精密测量的重要组成部分，广泛地应用于军事、国防和航空航天以及其它精密工程领域。微小尺寸测量的问题主要有三个，一是由于被测对象微小，要求传感器具有较高的分辨率和准确度；二是当微小尺寸位于大型工件表面时，受载物台的限制而难于进行测量；三是测量过程通常是手工完成，测量结果易受人为因素的影响，测量效率比较低。因此在计量测试领域，微小尺寸的测量一直是精密测量中的难点技术之一。

工具显微镜能够用于微小尺寸的精密测量，但由于其机械结构比较复杂，需手工操作而受到限制，很难提高微小尺寸测量的效率。关于微小尺寸的测量，已有的一些专利，如“微小尺寸测量仪(申请号：200510052765.0)”，采用多个检测部件对被测对象进行摄像，将摄像所得的图像进行处理，达到微小尺寸测量之目的。该装置与工具显微镜相比，优点是实现了数字直读，提高了测量效率，但缺点在于没有脱离载物台的限制，不能对大型工件表面的微小尺寸进行测量。“微小尺寸测量装置(专利号：ZL 02127864.4)”采用电视摄像机测量半导体晶片及其加工用掩模等微小尺寸，其中二维图像传感器输出为模拟视频信号，在传输过程中易受外界干扰，丧失测量的准确度，采用个人计算机作为控制器使测量系统不能满足现场便携式的需要。综上所述，现有的仪器或技术都存在着一定的局限性，尚不能很好地解决面向便携式应用的微小尺寸测量问题。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于嵌入式系统的微小尺寸测量装置，该测量装置实现了适合于大型工件表面的高精度的微小尺寸测量之目的。

本发明的技术解决方案：基于嵌入式系统的微小尺寸测量装置，其特点在于包括：传感器、存储器、人机界面和嵌入式控制器；传感器用于采集微小尺寸量的数字图像；存储器用以存储数字图像；人机界面为操作人员提供操作平台，实现测量参数、命令的输入以及测量结果的显示；嵌入式控制器对整个测量装置的工作过程进行控制，并通过图像处理算法获得微小尺寸的量值。传感器采集微小尺寸量的数字图像通过标准数字视频接口送至嵌入式控制器，嵌入式控制器获取传感器采集的数字图像后，将其送至人机界面显示；当控制器获得由人机界面输入的测量参数后，嵌入式控制器根据图像处理算法计算微小尺寸的量值；当嵌入式控制器获得由人机界面输入的保存命令后，控制器将数字图像和测量结果保存至存储器。

所述的传感器主要包括：套筒、支架、镜头组、全数字图像采集模块、照明光源；套筒为传感器的外壳，套筒的左端面为微小尺寸测量的基准平面；支架固定在套筒之中，用于固定镜头组、全数字图像采集模块及作为图像采集的照明光源；镜头组将贴在基准平面上的微小尺寸投影到全数字图像采集模块的图像传感器的感光面上；全数字图像采集模块的输出通过接线端子引出，接至控制器。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明通过对传感器结构的改进，去除了载物台在空间上的限制，适合于大型工件表面的微小尺寸测量；

(2)充分利用高分辨率、全数字图像实时采集模块的特点，实现了高精度的微小尺寸测量；

(3)采用了嵌入式控制器代替了PC机，满足了低成本、低功耗和小体积等便携式应用的需求：

(4)由于采用全数字图像采集模块，所以测量分辨率可以根据测量目的自适应地调整，有效保证微小尺寸测量的实时性。

附图说明

图1为本发明的组成框图；

图2为本发明的传感器结构剖视图；

图3为本发明的嵌入式控制器原理框图；

图4为本发明的高分辨率的全数字图像采集模块的原理框图；

图5为本发明的嵌入式控制器控制流程图；

图6为本发明的图像处理算法的实现过程流程图。

具体实施方式