倍率连续可调机器视觉光学系统设计

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wufeng727
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
机器视觉系统由硬件部分和软件部分构成,硬件主要包括工业相机、光源、光学镜头和图像采集系统。其中光学镜头的成像质量影响着最终获取图像的清晰度和分辨率。本文通过学习文献资料,阐述了机器视觉在国内外的发展现状以及机器视觉镜头的研究现状,在此基础上结合图像传感技术的发展现状,设计了几款机器视觉镜头及其光学系统:论文设计完成一款大视场连续变倍物方远心镜头,放大倍率范围0.5x-1.0x,最大可匹配4/3英寸图像传感器。创新性的提出了利用光学设计软件中的虚拟透镜构建变焦距系统初始结构的方法。利用光学设计软件中的虚拟透镜模拟变倍系统的变倍过程,可初步确定变倍系统中各组份的焦距以及各组分之间在不同放大倍率情况下的间隔,再用实际镜片代替虚拟透镜,即可得到光学系统的初始结构。在构建的初始结构的基础上进行了优化设计,并在完成光学系统的公差分析及凸轮曲线设计后进行了生产与加工。搭配自主研发的工业相机及配套软件系统进行尺寸测量实验,证明了所设计的连续变倍物方远心光学系统测量数据具有可信度和可重复性。论文设计完成一款高变倍比超短尺寸连续变倍数码显微镜,放大倍率范围0.7x-5.6x,工作距离为100mm,但光学系统总长仅130mm。与传统光学显微镜相比,数码显微镜将观察对象直接成像于图像传感器表面,而无需考虑目视光学系统的设计,简化了显微镜光学系统结构,降低了显微镜光学系统加工的难度和生产成本;同时数码显微镜光学系统结合了光学镜头与图像传感技术的优势,具有连续可调的放大倍率与良好的成像质量。在完成高变倍比超短尺寸连续变倍数码显微镜的光学设计后,对整个系统进行了公差分析,并对不同情况下系统的凸轮曲线进行分析,为日后的生产和加工提供了理论设计基础。论文设计完成基于光学镜头移动的多共轭距倍率连续可调便携式数码显微镜光学系统。从变倍系统最原始的光学变倍设计原理出发,从理论上分析了光学系统实现连续变倍的条件以及能够实现的最高放大倍率。基于光学镜头移动的多共轭距倍率连续可调便携式数码显微镜光学系统主要由光学镜头、硬件电路和机械结构组成。所设计的光学镜头焦距15mm,工作距离覆盖25mm-97mm,能够实现0.2x-2.2x连续变倍;电路部分由主控电路板和照明电路板组成;机械部分包括光学镜头机械结构设计和整个系统机械结构设计。利用移动光学镜头的方法实现变倍,在保证光学系统成像质量的同时,最大程度地简化了光学系统的结构。论文还设计完成基于图像传感器移动的多共轭距倍率连续可调便携式数码显微镜光学系统。当光学系统的工作距离变化时,通过调整图像传感器的位置实现清晰成像。基于图像传感器移动的多共轭距倍率连续可调数码显微镜光学系统主要由光学镜头、硬件电路和机械结构组成。设计完成四款焦距为3mm、6mm、15mm和23mm的光学镜头。其中焦距15mm的光学镜头完成生产加工,其工作距离覆盖20mm-200mm,可实现0.1x-3.3x连续变倍;电路部分由供电电路板、主控电路板、传感器电路板和照明电路板组成;机械部分包括光学镜头机械结构设计和整个系统机械结构设计。基于图像传感器移动实现变倍的方法,具有可实现放大倍率连续变化,放大倍率线性调节,大变倍比的优点,是目前主流市场的产品所没有的。借助这种思路,本研究有望应用于机器视觉领域需要放大倍率连续快速变化的场合。
其他文献
三维集成电路(3D IC,Three-dimensional Integrated Circuit)将多块芯片在垂直方向上堆叠起来,通过硅通孔(TSV,Through Silicon Via)实现多层芯片之间的电气连接,将其封装成
随着我国南海岛礁建设如火如荼的展开,海洋结构物作业的安全性越来越受到人们的关注,但将海洋结构物暴露在恶劣的海洋环境中是极其危险的。因此有必要对作业中的海洋平台进行掩护设计。防波堤的存在能极大的改善海洋平台的运动、气隙等诸多水动力性能因素,从而提高海洋结构物作业的安全性。因此,本文基于ANSYS 18.0流体分析模块,对不同防波堤布置形式下海洋结构物的水动力问题进行研究。本论文的主要工作如下:(1)
精确预测高频动力作用下的轮轨相互作用和瞬态滚滑行为一直是轮轨关系研究的基础也是该研究领域的难题之一。针对轮轨高频动力作用问题,传统上多采用动力学方法,该方法计算时间成本低但在高频动力条件下的计算精度不足。近年来,虽然基于显式有限元方法的高速轮轨瞬态滚动接触有限元模型已逐渐成熟,可适用于轮轨高频动力作用的计算,但计算成本过高,很难应用于大批量或实时分析。本论文建立了基于显式有限元的三维高速轮轨瞬态滚
由于多智能体系统在各实际领域中都具有十分广泛的应用,协调控制作为多智能体系统研究的一个重要分支受到了普遍关注。多智能体分布式同步控制是协调控制的一个基本研究方向
消费者福利所内涵的价格、质量、创新、消费者选择等评价要素,使得其在评价市场行为是否具有垄断违法性时成为一种合适的判断标准。在反垄断法的适用中,消费者福利不应当仅仅
非正交多址(non-orthogonal multiple access,NOMA)能极大地提高频谱效率,是第五代移动通信系统(5G)的关键技术之一。与此同时,NOMA系统中的用户的信息安全也受到了窃听者的
新时代我国社会主要矛盾发生转变,人们对物质文化需要发生了由量到质的历史性跃升,并呈现出多样化、多层次、多方面的特点。随着人们主体意识的不断提高,个性化程度日益鲜明,
本篇论文试对’85美术运动时期的美术批评进行研究,以20世纪文艺整体观和中国第二次现代美术运动的启蒙为背景,试图探讨’85美术批评在中国美术现代性转型中所起到的建构作用,以此时期对西方艺术各类观念的借鉴与学习从个案角度进行分析。论文主要采用文献检索、批评家个案研究与理论探讨相结合的方法从发展的视角阐述’85美术批评现象。以中西方现代发展为参照,探讨’85美术批评中对西方理论的借鉴与模仿所产生的本土
学位
执行和解协议是否具有可诉性是一个老生常谈的问题,关于该问题在理论和司法实务界也一直存在争议。究其根本,第一是关于执行和解协议的性质没有形成统一的共识,无法为执行和
升力式再入飞行器是未来航空航天领域发展的一个重要方向。升力式飞行器再入过程中,速度高、航程远,需要承受的热、以及动压等约束较大,因此,对再入轨迹与制导方法提出了较高的要求,本文以升力式再入飞行器为研究对象,主要解决升力式飞行器再入在线轨迹规划与制导的关键技术难题。升力式飞行器再入过程的运动学模型以及相关约束的选择是再入轨迹规划与制导的基础。本文推导了升力式飞行器三自由度再入运动模型,对状态归一化后