专利名称：彩管电子枪扭曲与弯曲特性误差智能检测判定仪的制作方法
技术领域：
本发明属于基于测量仪器仪表技术领域，涉及一种检测仪，更进一步涉及一种彩管电子枪扭曲与弯曲特性误差智能检测判定仪。
背景技术：
目前，在彩管电子枪扭弯度检测技术领域，检测电子枪扭曲误差与弯曲误差时，采用机械装置测量、显微镜人工肉眼观察估计弯曲误差；再采用机械光学装置测量、人工肉眼观察图像信息估计扭曲误差；二者全是传统的常规方法和设备。其测量方式要经过人工机械操作、肉眼观察、误差估计等繁琐步骤，每个样品的检测需要在两种检测设备上重复装卸，不仅检测速度极慢，一支电子枪产品完成上述扭曲误差与弯曲误差检测判定需要2分钟才能完成，而且由于电子枪器件的高精密要求，在一种检测校正设备上完成一种技术指标检测后，换装到另一种检测设备上检测校正另一种技术指标的过程中，往往会对前一种技术指标造成新的误差，因此，很难保证两种技术指标同时得到准确检测和校正。此外，对于产品检验还需要人工编写产品检验报告，人工观察检测方式使检测人员在高亮度环境下连续工作，劳动强度大，易使眼睛疲劳和视力下降，产品检测受人为因素影响大，无法保证产品检验的一致性。
发明内容
针对上述现有设备与检测方法存在的缺陷或不足，本发明的目的在于开发一种成本低、检测判定智能化、扭曲度与弯曲度检测一体化、高速度与高精度并举的彩管电子枪扭曲与弯曲特性误差智能检测判定仪。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是，一种彩管电子枪扭曲特性与弯曲特性智能检测判定仪，其特征在于，它包括机械定位单元、样品夹装单元、双路光学图像信号获取单元、图像采集单元、图像融合处理单元，该图像融合处理单元内有图像融合处理软件和电子枪扭弯曲误差测量软件，基于虚拟仪器的人机交互界面及其数据存储显示单元；所述的双路光学图像信号获取单元包含有一水平光源，用于提供被检测电子枪扭曲度测量的主动式定位光源；该水平光源发出的平行光线穿过电子枪两侧的通孔，经过设置的第二摄像机镜头聚焦后在成像平面上成像，即可得到电子枪的扭曲度图像信息并转换为视频信号送往第二采集单元进行数模转换；一垂直光源，用于提供电子枪弯曲度测量的主动式恒定光照；该垂直光源发出的光照射到电子枪的顶端中心圆上，经过设置的第一摄像机的镜头聚焦后在成像平面上成像，即可得到电子枪的弯曲度图像信息并转换为视频信号送往第一采集单元进行数模转换；第一采集单元和第二采集单元分别与图像融合处理单元连通，该图像融合处理单元设有图像融合处理软件和电子枪扭弯曲误差测量软件，并与基于虚拟仪器人机交互软件相连接；第一采集单元和第二采集单元将视频信号转换为数字信号后送往图像融合处理单元，由图像处理单元中的图像融合处理软件和电子枪扭弯曲误差测量软件完成图像处理、扭曲与弯曲误差计算并生成测试检测结果报表和整机运行控制算法，送往基于虚拟仪器的人机交互界面上，实时显示电子枪扭曲与弯曲的原始图像和检测结果。
所述的虚拟仪器界面还具有系统参数预置、参数管理、功能选择、操作提示、数据存储与打印等选择交互功能。
本发明的彩管电子枪扭弯度智能检测仪，主要用于彩管电子枪产品扭曲误差和弯曲误差的在线自动检测，并用于离线成品的检验与标定，具有对多类型电子枪扭曲误差和弯曲误差的检测判定功能，检测速度是传统设备的10多倍；其检测精度、速度、一机多用和检测的一致性等主要性能指标均达到该行业的领先水平。此外，对该仪器处理软件稍加修改即可用于显示器电子枪扭弯曲的自动检测。
图1是本发明的总体方框图；图2是本发明的硬件结构图；图3是本发明的电子枪扭弯度检测处理算法流程图；图4是本发明的软件操作流程图；图5是本发明所采用的图像采集硬件工作流程图。
图6是开发图像采集卡采用的多媒体芯片Fusion 878A内部结构框图。
为了更清楚的理解本发明，下面结合附图和发明人给出的具体实施例子，对本发明作进一步的详细描述与说明。
具体实施例方式
本发明的彩管电子枪扭曲与弯曲误差智能检测判定仪可分为机械定位单元、样品夹装单元、双路光学图像信号获取单元、图像采集单元、图像融合处理单元，该图像融合处理单元内有图像处理软件和电子枪扭弯曲误差测量软件，基于虚拟仪器的人机交互界面及其数据存储显示单元。
在双路图像信号获取单元中，一路用于供给样品弯曲度测量用的恒定光照，克服自然光源的干扰，另一路提供扭曲度测量的定位光源；
机械定位单元用于实现光源、样品和图像采集单元在三维空间上的坐标定位，确保三维的精确定位基准；样品夹装单元确保被测样品的初始方位与基准；图像采集单元，用于视频信号的数模转换；图像融合处理单元将图像信息按一定规律转换为视频信号，经数字化转换提供给内部的图像融合处理软件，由图像融合处理软件完成对样品图像特征信息的提取，扭曲与弯曲计算、两路图像特征融合判定，测试报表生成和整机运行控制。基于虚拟仪器的人机交互界面完成参数预置、操作提示、功能选择、参数管理、检测结果显示与数据存储的友好交互操作。
以下是发明人完成的具体实施例。
如图1所示，图1是该实施例的系统光电原理框图。水平光源9为电子枪扭曲度的测量提供主动式定位光源，垂直光源6为电子枪弯曲度的测量提供主动式恒定光照；水平光源9发出的平行光线穿过电子枪8(被测样品)两侧的通孔，经过镜头聚焦后在第一摄像机7的成像平面上成像，从而得到电子枪8扭曲度图像信息并送往采集单元4进行数模转换；由垂直光源6照射电子枪8的顶端中心圆，经过镜头聚焦后在第一摄像机5的成像平面上成像，从而得到电子枪弯曲度图像信息并送往采集单元3进行数模转换。
在图像融合处理单元2的图像采集软件的控制下，图像采集单元3和图像采集单元4分别将图像视频信号转换为数字信号后送往图像融合处理单元2，图像融合处理单元2中的图像处理软件和电子枪扭弯曲误差测量软件完成图像融合处理、扭曲误差与弯曲误差计算、测试报表生成和整机运行控制，并在基于虚拟仪器1的人机交互界面上实时显示电子枪扭弯曲原始图像和检测结果(包括数据和图形)。虚拟仪器界面1还完成系统参数预置、参数管理、功能选择、操作提示、数据存储与打印等功能操作。
图2是发明人根据本发明的技术方案设计的系统机械结构框图。机械结构用来固定测量系统中的摄像机、光源及被测样品(即图中电子枪8)等，它的质量直接影响测量精度、稳定性和可操作性。如图2所示，底座11是一块刚性的底板，可以最大限度的减小由于底座的形变而引入测量误差；固定夹12和固定夹14分别实现对第二摄像机7和水平光源9的俯仰角与方位角进行微调；固定夹15实现对和第一摄像机5在上下、左右、前后六个自由度上的调整；电子枪插座13用来夹装和固定被检测样品(即图中电子枪8)，确保样品的对位和稳定；固定夹19夹装和固定第一摄像机5前端的垂直光源(图中未示出)，为电子枪弯曲度测量提供恒稳光照。21为该仪器的控制器机箱，22为该仪器检测结果输出单元框架。
图3是发明人给出的彩管电子枪扭弯度智能检测仪的扭弯度检测处理算法软件流程图。主要包括图像采集、图像预处理、图像分割、边缘检测、图像细化、特征提取和特征参数计算等软件。其中采用了中值滤波、基于象素灰度相似性的图像分割、Marr-Hildreth边缘检测、中轴变换提取骨架以及Hough变换求取圆和直线方程等多种图像处理算法。
图4是发明人给出的彩管电子枪扭弯度智能检测仪的软件操作流程图。
本仪器系统软件是由系统主模块、图像采集模块、图象融合处理模块、误差计算模块、数据存储模块和数据打印模块组成。系统主模块负责协调、控制整个软件的运行。如图4所示，该系统软件开始运行之后，首先需要使用电子枪标准规对仪器系统进行校准，将校准后的标准数据存入相关文件(或者将以前的校准数据从文件中读出)，并依据这些数据进行参数设置；图像采集与图象融合处理部分负责扭弯曲图像的采集与数据处理，分为图像采集单元初始化、图像采集、图像处理和特征参数融合计算等步骤；误差计算模块对计算出的扭弯度误差参数值进行判断，给出该产品合格、不合格和可修正的判定结果，若产品属于修正类，则需要经过人工在线可视化调整，直至产品扭弯度值达到合格要求为止；数据存储部分采用ADO数据库技术对所检测彩管电子枪的扭弯度参数值、产品总合格率、检测产品总数量等数据进行存储和管理；数据打印模块提供产品测量结果报告打印。
图5是本发明中所采用的图像采集硬件工作流程图。
本发明采用大规模集成电路实现视频译码、比例调节、数据格式转换、数据存取、以及DMA传输控制等。
复合视频信号经视频解码和比例调节模块后输入至图像数据格式转换模块，然后经图像数据FIFO模块传输至总线DMA传输控制器模块，最后由FCI总线接口输出。
图6是开发图像采集单元采用的大规模集成电路Fusion 878A的内部结构框图。
模拟视频信号通过一个四输入的多路(复用)器连接到A/D转换器，该多路(复用)器能够在四路复合视频信号源之间进行选择。衰减低通滤波器将数字信号进行过采样滤波后送往视频译码和比例调节单元。ULTRALOCK是解决模拟信号转换成数字信号时，每行数据量不确定而采取的剪切算法单元。视频译码和比例调节单元接收数字信号并对其进行色度、饱和度以及输出分辨率的比例调节。视频信号在经过译码和比例调节处理后，转换成比例为4∶2∶2数据包格式的视频流文件。GPIO(通用I/O接口)接口可以支持数字视频端口等额外控制。像素格式转换单元对视频信号进行颜色和数据格式转换，把视频信号转换成32位宽度的RGB信号，然后再把经过转换的数据资料送到具有630字节深度的先进先出缓存器FIFO，实现缓冲图像象素数据和总线传输单元的异步交换。视频信号经过译码后，以译码单元的工作时钟为基准，把象素数据资料连续写入FIFO；数据直接传输控制器DMA以PCI总线时钟为基准，连续从FIFO中读取数据资料，DMA被设计成一个RISC(精简指令集)引擎，通过该引擎来运行在设备驱动程序中所设置的RISC指令，进行数据交换传输。
本发明已完成样机的研制，并投入生产试用。经实践证明，其成本低、功能强、精度高，速度极快，操作方便，具有高度智能化、自动化和可视化检测功能，工作稳定可靠，达到了预期的设计目标。为适应测量多种型号的彩管电子枪产品扭弯曲特性的要求，按厂方要求又复制了两台，并在原设计基础之上进一步完善了仪器结构、加工工艺和软件的人机交互界面设计。
本发明的彩管电子枪扭弯曲误差智能检测判定仪，主要用于彩管电子枪扭曲误差和弯曲误差的在线检测判定，并用于离线成品的检验与标定，经申请人在该行业的试用，能够准确完成对多类型电子枪扭曲误差和弯曲误差的检测判定，检测速度比传统方式高近10倍。其检测精度、速度、一机多用和产品的一致性等主要技术指标均达到该行业的领先水平。
权利要求
1.一种彩管电子枪扭曲与弯曲特性误差智能检测判定仪，它包括机械定位单元、样品夹装单元、双路光学图像信号获取单元、图像采集单元、图像控制与处理单元，该图像融合处理单元内有图像处理软件和电子枪扭弯曲误差测量软件，基于虚拟仪器的人机交互界面及其数据存储显示单元；其特征在于，所述的双路光学图像信号获取单元包含有一水平光源(9)，用于提供被检测电子枪(8)扭曲度测量的主动式定位光源；该水平光源(9)发出的平行光线穿过电子枪(8)两侧的通孔，经过设置的第二摄像机(7)镜头聚焦后在成像平面上成像，即可得到电子枪(8)的扭曲度图像信息并转换为视频信号送往第二采集单元(4)进行数模转换；一垂直光源(6)，用于提供电子枪弯曲度测量的主动式恒定光照；该垂直光源(6)发出的光照射到电子枪(8)的顶端中心圆上，经过设置的第一摄像机(5)的镜头聚焦后在成像平面上成像，即可得到电子枪(8)的弯曲度图像信息并转换为视频信号送往第一采集单元(3)进行数模转换；第一采集单元(3)和第二采集单元(4)分别与一图像融合处理单元(2)连通，该图像融合处理单元(2)设有图像处理软件和电子枪扭弯曲误差测量软件，并与虚拟仪器软件(1)连接；第一采集单元(3)和第二采集单元(4)将视频信号转换为数字信号后送往图像融合处理单元(2)，由图像融合处理单元(2)中的图像处理软件和电子枪扭弯曲误差测量软件完成图像处理、扭曲与弯曲误差计算并生成测试检测结果报表和整机运行控制算法，送往基于虚拟仪器(1)的人机交互界面上，实时显示电子枪扭曲与弯曲的原始图像和检测结果。
2.如权利要求1所述的彩管电子枪扭曲特性与弯曲特性智能检测判定仪，其特征在于，所述的虚拟仪器软件(1)具有系统参数预置、参数管理、功能选择、操作提示、数据存储与打印功能。
全文摘要
本发明公开了一种彩管电子枪扭曲与弯曲特性误差智能检测判定仪，包括机械定位单元、样品夹装单元、双路光学图像信号获取单元、图像采集单元、图像融合处理单元，该图像融合处理单元内有图像处理软件和电子枪扭弯曲误差测量软件，基于虚拟仪器的人机交互界面及其数据存储显示单元。主要用于彩管电子枪扭曲误差和弯曲误差的在线检测判定，并用于离线成品的检验与标定，具有对多类型电子枪扭曲误差和弯曲误差的检测判定功能，检测速度比传统方式高近10倍；检测精度、速度、一机多用和产品检测判定的一致性等主要性能指标均达到该行业的领先水平。此外，对该仪器处理软件稍加修改可用于显示器电子枪扭弯曲的自动检测。
文档编号H01J9/42GK1670890SQ200510041939
公开日2005年9月21日 申请日期2005年4月11日 优先权日2005年4月11日
发明者韩九强, 刘瑞玲, 张新曼, 吴锐, 吴彩玲, 盛新高, 张庆明, 吕代忠 申请人:西安交通大学, 彩虹集团电子股份有限公司