【摘要】：雙軸自準(zhǔn)直儀作為一種高精度非接觸式測(cè)量?jī)x器,可用于測(cè)量二維微小偏轉(zhuǎn)角度、平面度、直線度等信息。本文基于Xilinx公司ZYNQ開發(fā)平臺(tái),從光的自準(zhǔn)直原理出發(fā),設(shè)計(jì)并搭建了完整的雙軸自準(zhǔn)直儀測(cè)量系統(tǒng),具備自校準(zhǔn)功能,可用于遠(yuǎn)距離微小角度測(cè)量。本文的具體研究工作如下:為提高自準(zhǔn)直儀遠(yuǎn)距離測(cè)量精度,減小空氣擾動(dòng)和溫度變化的影響,提出了測(cè)量基準(zhǔn)的實(shí)時(shí)在線校準(zhǔn)的雙光路自準(zhǔn)直測(cè)角方法。設(shè)計(jì)了基于ZYNQ平臺(tái)的控制總體方案。實(shí)現(xiàn)了圖像采集模塊、圖像處理模塊以及人機(jī)交互。其中,圖像采集模塊通過兩個(gè)千兆網(wǎng)口相機(jī)實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)采集;圖像處理模塊處理采集到的數(shù)據(jù),計(jì)算當(dāng)前二維角度偏轉(zhuǎn);人機(jī)交互部分則是在觸摸液晶顯示屏上實(shí)時(shí)顯示采集到的數(shù)據(jù)和角度信息,同時(shí)設(shè)置了一些按鈕供用戶選取相應(yīng)功能。圖像處理中的圖像預(yù)處理部分是在ZYNQ芯片中的可編程邏輯部分實(shí)現(xiàn),其余部分功能在處理器系統(tǒng)中完成。深入研究了質(zhì)心法、高斯擬合法和最小二乘圓擬合法幾種亞像素定位算法,通過分析其定位精度、速度和穩(wěn)定性,選取了質(zhì)心法用于光斑中心位置提取。通過近距離(1.5m)和遠(yuǎn)距離(10m)測(cè)角實(shí)驗(yàn),證明所提出的方法對(duì)于長(zhǎng)距離目標(biāo)角度測(cè)量精度有明顯提高。
[Abstract]:As a kind of high-precision non-contact measuring instrument, biaxial autocollimator can be used to measure two-dimensional micro deflection angle, flatness, straightness and so on. Based on the ZYNQ development platform of Xilinx company, this paper designs and builds a complete measurement system of biaxial autocollimator based on the principle of optical autocollimation. It has self-calibration function and can be used in long-distance micro-angle measurement. The specific research work in this paper is as follows: in order to improve the precision of long-distance measurement of autocollimator and reduce the influence of air disturbance and temperature variation, a real-time on-line calibration method of two-light path auto-collimation angle measurement for measuring datum is proposed. The overall control scheme based on ZYNQ platform is designed. Image acquisition module, image processing module and human-computer interaction are realized. The image acquisition module realizes the real-time image acquisition through two gigabit network cameras, and the image processing module processes the collected data and calculates the current two-dimensional angle deflection. In the part of human-computer interaction, the collected data and angle information are displayed in real-time on the touch liquid crystal display screen, and some buttons are set up for users to select the corresponding functions. The image pre-processing part in image processing is realized in the programmable logic part of the ZYNQ chip, and the rest functions are completed in the processor system. Several sub-pixel localization algorithms, such as centroid method, Gao Si fitting method and least square circle fitting method, are deeply studied. By analyzing their positioning accuracy, speed and stability, the centroid method is selected for spot center location extraction. The experimental results of angle measurement at short distance (1.5 m) and long distance (10 m) show that the proposed method can improve the accuracy of angle measurement for long-range targets.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH741.14;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2430836