近年来,液晶显示技术的飞速发展带动了下游产业背光模组的发展,而作为背光模组关键元件的导光板,其制作工艺水平决定了液晶显示的品质。本课题组为了提高导光板微结构点阵的加工工艺水平研制了微结构冲点机床,该机床需要有测量装置的辅助才能加工出给定尺寸的微结构点阵列。为了解决传统测量仪器与机床工作台不在同一物理平台,测量需反复装卸工件导致加工精度低的难题,本文基于机器视觉技术提出在微结构冲点机床上集成在位测量系统的方案,该方案从硬件和软件算法两个方面进行研究,以下为本文的主要研究内容:本文首先针对导光板微结构冲点机床的结构特点对在位测量系统进行了总体设计,并从软硬件的选择,系统检测算法等方面进行了分析。针对视觉测量的特点,本文研究了微结构图像的预处理算法,包括图像的滤波、二值化、数学形态学处理。其中通过直方图研究了微结构图像的噪声分布,对比选用了对边缘细节保护较好的双边滤波算法;改进了针对微结构图像阈值选取的Otsu算法,缩小了阈值搜索的范围,提高搜索速度;运用数学形态学技术去除干扰目标检测的细痕、斑点等因素。预处理为后续的边缘检测带来便利。针对预处理后的微结构图像,本文从定位精度和运行速度两方面对比分析了经典像素级的边缘检测算子,提出基于Roberts-Zernike矩的亚像素检测算法,与传统的Zernike相比,在保证精度的前提下,大幅提高了检测的速度。针对亚毫米视野测量系统视野小,传统的摄像机标定技术不适用的情况,本文结合视觉测量的特点,提出基于棋盘格标定板的两步标定法,将镜头畸变系数和CCD像素当量分开标定。推导镜头的畸变系数,只需拍摄一张棋盘格图像即可实现畸变系数的求解,操作简单,标定结果精度较高,具有参考意义。最后通过微结构点阵列的加工实验分析了检测系统的稳定性,通过与白光干涉仪的测量结果作对比,得出本文系统最大误差不超过1.4μm的结论。从稳定性和精度两方面验证了本系统作为导光板微结构冲点机床辅助加工手段的可靠性。