基于图像测量技术的位移检测系统的设计.pdfVIP

第4期 机 电技术 25 基于图像测量技术的位移检测系统的设计 王玮 李艳芳 徐晓翔 陈文芗 r厦门大学物理与机电工程学院，福建 厦门 361005) 摘 要：介绍一种基于图像测量技术的位移检测系统。系统由ADNS9500芯片上的COMS图像传感器采集被测物 体表面图像信息，再经过内置的DSP处理器，对采集的图像进行匹配运算，输出数字位移信息，通过 SPI通信传递给 AVR单片机，由AVR单片机再处理并实时显示输出。为了提高COMS图像传感器与被测物体表面的距离，设置了外加 激光源及光学透镜组件，使COMS图像传感器与被测物体表面的距离达到 10～15cm，并且得到较高的精度。系统能够 很好的实现非接触测量的目的。 关键词：非接触：ADNS9500；AVR单片机；位移检测 中图分类号：TP391．41 文献标识码：A 文章编号：1672—4801(2012)04-025—03 随着工业生产的发展，以非接触、高精度、 片中位置的不同即体现了拍摄时间间隔内物体的 高速度为特征的光电检测技术己成为检测技术发 运动状态，包括运动方向和运动位移。 展的主要方 向。非接触测量具有高速、不接触、 具体算法如下[2～411 不划伤被测物体表面等优点、非常适合柔软物体 设前后两帧图像分别为 、 ，假定 为搜 的测量 。非接触测量主要有三种 ：超声波测量技 索图，从 的中心提取 5~5的子集 为模版图。 术、激光测量技术和图像钡4量技术。本文选用图 如图1所示，将 叠放在有哪些信誉好的足球投注网站图S上平移，其覆 像测量技术来实现非接触测量。在图像撷取模块 盖下的图像称为 的子图 ”。 中，常见的图像传感器分为CCD和CMOS两大 类。与CCD产品相比，CMOS是标准工艺制程 ， 可利用现有的半导体设备，不需额外的投资设备， 且体积小、耗 电量不到CCD 的 1／10，售价也 比 CCD便宜 【】。另外，CMOS传感器的最大优势， 是它具有高度系统整合的条件 。理论上，所有图 ■ 像传感器所需的功能，例如垂直位移、水平位移 暂存器、时序控制、CDS、ADC等，都可集成在 一 颗 晶片上。 本文所设计的非接触测量系统，就是利用 图 1 图像 匹配算法 的不意图 COMS图像传感器获得被测物体的图像信息，内 定义有哪些信誉好的足球投注网站子 图 和模版图 之间像素差值 置的DSP完成图像匹配的算法，再经过AVR单 的平方和为相似度D(x，Y)，D(x，)的值越小， 片机的数据处理，得到被测物体的实际位移信息， 相似程度越高，当D(x，y1为 “0”时图像完全匹 并实时显示 。它可用于板材、纸张、布匹等材料 配。D(x，Y1的表达式如下： 的长度检测。 5 5 D(x，)=∑ ∑is；’(f，j)-T(i， (1) 1 系统基本原理及总体设计 其中 ‘(f，J)与T(i，J)分别是 在(f，)处的 1．1 测量基本原理 灰度值，i和 ，取值范围1≤i，，≤5。 被测物体在运动过程中，如果在 固定位置安 求解最佳匹配点问题可归结为有哪些信誉好的足球投注网站D(x，Y1 装一台高速摄像机(图像传感器)对其进行拍照， 最小值问题，计算过程为：11设定一个相对大的 采集一组随