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制造业自动化 基于XC2VP7的光学柔性测量机中高速图像 处理技术应用 任永杰,邾继贵,杨学友,叶声华 (天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072 ) 摘 要：光学数码柔性通用坐标测量机的提出是为了满足现代制造对精密测量的要求，它可以实现一般 坐标测量机的所有功能，并且易于现场组建，具有通用性。由于目前所采用的数码成像器件具有很高的 像素，为了提高系统的测量速度，本文将Virtex-Ⅱ Pro系列FPGA应用于光学柔性通用坐标测量机 中，构建了基于FPGA的高速图像处理的硬件平台，采用外围FPGA结构与嵌入式CPU的软硬件协同 工作实现图像的低层次处理算法，加速了图像处理的速度。 关键词：Virtex-Ⅱ Pro ；FPGA光学柔性测量机；高速图像处理 中图分类号：TP311;TP391文献标识码：B 文章编号： High-speed imageprocessing tech in optical flexible CMM based on X C2VP7 Ⅱ FPGA. Key words: Virtex-Ⅱ 0 引 言 差，人工干预环节多，效率低，不能满足较大工作 量的现场精密测量需要。 精密测量是现代先进制造的基础，随着先进制 造领域内的新设备、新工艺的快速进步及制造精度 1 光学柔性通用坐标测量机 的不断提高，已有的精密测量手段已不能充分满足 光学数码柔性坐标测量是当前一种最先进的基 应用的要求。近几年来出现了几种新的测量技术： 于视觉检测的现场坐标精密测量技术，和经纬仪工 基于测量机器人的三维坐标测量、采用经纬仪的三 业坐标测量系统类似，它也是基于空间三角交汇测 维坐标工业测量系统以及光学数码柔性坐标测量。 量原理的极坐标测量系统。不同之处在于：它采用 基于机器人的坐标测量，运动灵活，柔性较好，但 了先进的高精度、高像素数码成像器件代替电子经 受到机器人运动的影响，存在明显的缺点：机器人 纬仪，进行角度的精密测量，其坐标测量原理如图 运动形式是关节转动，经过多个关节转动传递后很 1所示。 难达到很好的测量精度，另外还有关节的机械磨损 该系统柔性好，可以方便的在现场组建，具有 等等。采用经纬仪的工业坐标测量系统是基于角度 通用性，它可以实现一般坐标测量机 （CMM）的所 测量的极坐标测量系统，它有很好的精度和很大的 有功能：几何元素 （点、线、面等）三维坐标测量、 测量空间，现场组建简单，柔性较理想，但也存在 几何元素空间关系及功能尺寸测量，可应用于制造 若干缺点：必须人工瞄准被测点，存在人为瞄准误 现场，取代当前普遍使用的基于导轨机械运动的坐 收稿日期：2006-01-06 基金项目：国家智能基金专项基金项目 作者简介：任永杰 （1975－），男，博士，天津大学精仪学院精密测试技术及仪器国家重点实验室，研究方向为检测与控 制、数字图像处理。 【36】 第28卷 第6期 2006-06 制造业自动化 420D-MIPS，它支持PowerPC用户指令集体系UISA ，采用五级并行流
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