[实用新型]基于机器视觉的牛顿环实验测量系统

说明书

本实用新型公开了一种基于机器视觉的牛顿环实验测量系统，包括移测显微镜，移测显微镜上设置有测微手轮和目镜，还包括钠光灯、牛顿环、树莓派、步进电机、步进电机驱动器、电脑终端、图像检测摄像头、支架组件、连接件、带轮和开关电源，移测显微镜与图像检测摄像头通过支架组件连接，移测显微镜的测微手轮与带轮之间设置有齿带，移测显微镜的测微手轮与带轮之间通过齿带相连；步进电机与步进电机驱动器相连，步进电机驱动器与开关电源相连，树莓派上设置有若干个端口，树莓派分别与步进电机驱动器、图像检测摄像头和电脑终端连接。上述技术方案，结构设计合理、结构简单、操作容易、降低实验难度、实验完成的门槛低、适用范围广且实用性好。

技术领域

本实用新型涉及机器视觉技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的牛顿环实验测量系统。

背景技术

由于光成像在人眼成像规律复杂且易受外部环境影响，光学实验一直是众多实验之中的重难点。牛顿环测量透镜曲率半径实验是大学物理实验教学中的基本实验项目，具体包括实验操作、观察现象、读取仪器数据和进行实验数据处理等多个环节，基于机器视觉的牛顿环实验测量系统针对牛顿环测量透镜曲率半径实验的痛点和难点进行了大量改进与创新。

在牛顿环测量透镜曲率半径实验中，由于操作不当导致产生实验数据的误差、不同环境的光照条件下的实验效果不一致或者学生对仪器不熟悉操作不当造成的失误等原因，十分容易导致学生通过实验得到的实验数据难以检测分析，甚至实验数据误差十分大。另外,光学实验现象难以观察、演示现象不明显等问题，都是易于造成实验失败的原因。

现有的牛顿环实验测量系统结构复杂、操作麻烦、实验难度大、实验完成的门槛高、适用范围小和实用性差。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构设计合理、结构简单、操作容易、降低实验难度、实验完成的门槛低、适用范围广且实用性好的基于机器视觉的牛顿环实验测量系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种基于机器视觉的牛顿环实验测量系统，包括移测显微镜，所述移测显微镜上设置有测微手轮和目镜，其特征在于：还包括钠光灯、牛顿环、树莓派、步进电机、步进电机驱动器、电脑终端、图像检测摄像头、支架组件、连接件、带轮和开关电源，所述移测显微镜与图像检测摄像头通过支架组件连接，移测显微镜的测微手轮与带轮之间设置有齿带，并且移测显微镜的测微手轮与带轮之间通过齿带相连；所述步进电机与步进电机驱动器相连，步进电机驱动器与开关电源相连，所述树莓派上设置有若干个端口，且树莓派分别与步进电机驱动器、图像检测摄像头和电脑终端连接。

本实用新型进一步设置为：所述支架组件将图像检测摄像头固定在移测显微镜的目镜处，通过对焦后获取移测显微镜捕捉的图像。

本实用新型还进一步设置为：所述连接件将带轮固定在移测显微镜的测微手轮处，且带轮与步进电机的电机轴相连。

本实用新型还进一步设置为：所述树莓派与步进电机驱动器相连的端口通过电脑终端按钮命令树莓派将移动信号传输给步进电机驱动器，再由步进电机驱动器传输给步进电机，驱动步进电机转动；移测显微镜的测微手轮与步进电机一起运动。

本实用新型还进一步设置为：所述测微手轮转动会带动移测显微镜的镜筒移动，图像检测摄像头观察到不同的牛顿环图像，通过电路将图像传送到电脑终端上的树莓派进行图像处理，树莓派处理后的图像将通过电脑终端输出。

本实用新型还进一步设置为：所述树莓派为一个中央处理器，树莓派连接电脑终端，通过将编译函数放入树莓派中，点击电脑终端上的控制界面的按钮，完成树莓派内函数运行、信号输出、数据收集、数据处理和数据输出功能。

本实用新型还进一步设置为：所述树莓派信号输出到步进电机驱动器，步进电机驱动器处理后再输出到步进电机完成电机轴转动。