[发明专利]引入机器视觉技术的材料微波参数精确测试系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于微波、毫米波材料电磁参数测试技术领域，尤其涉及到机器视觉技术、材料微波参数精确测试系统及测试方法。

背景技术

微波材料作为微波的传输煤质，广泛应用于微波通讯、雷达隐身、微波电路、遥控遥测等各个领域。要正确地使用各种微波材料，准确的知道其介电常数至关重要。材料微波参数一般通过测试获得，只有准确的测试结果才能够评价材料真实性能的好坏，为系统设计和材料制备提供有效的参考数据。在材料微波参数测试系统中，样品通常需要置于测试夹具中，导致待测样品形态变化，肉眼无法准确观测，即使用自由空间法测试，也无法准确计算样品形状和位置变化量。尤其当样品与测试夹具尺寸不一致时，样品在夹具中难以保持垂直放置，而样品的倾斜会给测试带来额外的误差，且每次样品状态的不同对测试结果的影响也不同，最终导致测试一致性与重复性均变差。

在传统微波材料测试方法中，为消除样品位置和形状变化引起误差，通常利用经验系数或标准样品对测试结果进行修正，但对不同样品测试结果一致性不好，而且理论依据欠缺。同时，为减小样品放置倾斜造成的测试误差，一方面提高待测样品截面和夹具表面平整度；另一方面利用较长的样品和尺寸更加吻合的测试夹具，但是增加了样品浪费而且对不同尺寸的样品需要不同夹具，测试效果欠佳，测试灵活性较差。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种引入机器视觉技术的材料微波参数精确测试系统及测试方法。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种引入机器视觉技术的材料微波参数精确测试系统，包括图像采集处理子系统和材料微波参数测试子系统；

所述图像采集处理子系统包括计算机、多个微型摄像机，每个微型摄像机分别通过数据传输线连接到计算机，所述的多个微型摄像机分别固定安装在测试夹具上；

所述材料微波参数测试子系统包括网络分析仪、计算机、测试夹具；网络分析仪和计算机通过网线连接，网络分析仪的port1通过微波传输线连接测试夹具的第一端口,网络分析仪的port2通过微波传输线连接夹具的第二端口。

作为优选方式，每个摄像头在夹具上均匀排列，每个摄像头到待测样品的距离相等。

作为优选方式，还包括待测样品上方的LED光源。

作为优选方式，所述摄像头直径为2mm。因为微型摄像机的尺寸越小，对测试夹具性能的影响就越小。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种利用上述系统进行材料微波参数精确测试的方法，首先对每个微型摄像机进行标定，求解各个子坐标系与自定义全局坐标系之间的旋转矩阵和位移向量，通过多个摄像头获取样品图像数据，利用每个坐标系与全局坐标系之间的旋转矩阵和位移向量，计算出样品三维坐标以及样品材料在测试夹具中的真实位置坐标和形状变化量，并测试算法中的函数系数或求解域进行修正，进一步提高测试精度。

每个摄像机都有自己的坐标系，对微型摄像机进行标定，就是要建立每个摄像机的坐标系与自定义的全局坐标系之间的关系，也就是每个摄像机子坐标系与全局坐标系之间的旋转矩阵和位移向量。

作为优选方式，所述方法进一步包括如下步骤：

1)连接测试系统：将微波传输线连接在网络分析仪的port1与测试夹具的第一端口之间、将微波传输线连接在网络分析仪的port2与测试夹具的第二端口之间，连接网络分析仪和计算机，数据传输线分别连接在微型摄像头上；

2)打开计算机和网络分析仪，测量待测样品尺寸，并记录；

3)打开测试软件，测试未放置样品时的校准数据；

4)在未放置样品的情况下，对微型摄像机进行标定；

5)将待测样品放置在测试夹具中，并通过网络分析仪和测试软件，获取放置样品后的测试数据；

6)通过微型摄像机获取样品图像数据，并利用图像处理软件计算出样品的三维坐标和形状变化量；

7)将图像处理数据导入测试软件，并输入样品尺寸，结合之前测试的校准数据和放置样品后的测试数据，计算出样品材料在不同频率点下的微波参数。

作为优选方式，若测试结果不准确，则重复步骤(3)-(7)。

所述材料微波参数包括：复介电常数，磁导率，表面电阻率等。