AT89C52单片机机器视觉的自动测量装置研究与开发(2)
机器视觉是研究用计算机来模拟生物外显或宏观视觉功能的科学和技术[1]。美国制造工程协会SME（Society of Manufacturing Engineers）机器视觉分会和美国机器人工业协会RIA（Robotic Industries Association）的自动化视觉分会对机器视觉下的定义为：机器视觉是通过光学的装置和非接触的传感器自动地接受和处理一个真实物体的图像，以获取所需信息或用于控制机器人运动的装置。机器视觉检测具有非接触、速度快、精度高、现场抗干扰能力强等优点，随着科技的发展，机器视觉技术也得到了蓬勃发展。机器视觉技术正广泛地应用于各个方面，如用于医学图像、遥感图像、工业检测、文件处理、毫微米技术以及多媒体数据库等。
作为一种先进的检测技术，机器视觉技术与系统开始越来越多地出现在各种生产和科研活动中，并建立了如产品质量检测、自动化装配等具有一定代表性和通用性的智能测控系统，形成了一些典型的机器视觉测量对象和方法。主要的方法包括尺寸测量、缺陷检测、模式识别、图像融合、目标跟踪、三文重构等[2]。
1.2 课题研究的现状
1.3 本课题研究的目的及主要工作
本课题的主要目的是根据所要求的测量范围和相对误差，设计出基于机器视觉系
统的自动测量装置，从而可以完成工业上的自动检测。
所要完成的主要工作有：
（1） 根据题目要求，求解出有关工业相机的一些基本参数，然后由此选取相机及镜
头；
（2） 根据所选相机，计算出测量装置的尺寸等；
（3） 设计一个基于AT89C52、L297和L298芯片的步进电机控制和驱动电路；
（4） 编写程序，调试电路，完成正反转、加减速、停止、复位等功能。
1.4 章节介绍
（1） 第二章主要介绍的是工业相机、步进电机等的选型，以及三坐标测量装置的设计；
（2） 第三章主要介绍了硬件驱动控制电路的设计；
（3） 第四章主要介绍了相关控制程序；
（4） 第五章主要介绍了调试过程。
2 工业相机、电机的选型及尺寸设计
2.1 工业相机的选型
CCD相机：
CCD（电荷耦合器件），是20世纪70年代初发展起来的新型半导体光电成像器件，经过几十年的发展，该技术已经成为影像传感技术中应用最广泛的技术。
CCD相机的工作原理：被摄物反射光线传递到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应的电荷，经周期性放电，并通过滤波、放大等处理后由摄像机的视频输出端子输出图像。由于CCD相机的灵敏度高、噪声低，所以在视觉传感器领域得到了广泛的应用[17]。
正确的选择工业相机，是设计整个机器视觉系统的关键一步。对相机的选择，需要综合考虑各种因素。
1）精度要求与工业相机分辨率
选相机时，首先要考虑相机的分辨率，这是因为相机的分辨率会直接影响到整个系统的计算精度。而衡量系统精度的标准，就是像素值—CCD芯片上像素所对应的实际长度。
像素值的计算方法：
像素值（X方向）=视野范围（X方向）/CCD芯片像素数量（X方向）
像素值（Y方向）=视野范围（Y方向）/CCD芯片像素数量（Y方向）
像素值越小，系统的计算精度就越高。
本课题中测量范围是500mm 500mm，相对误差是0.02％，即该相机应实现能看到500mm 500mm大小的物体的能力，对于500mm的物体，其精度为500mm 0.02％=0.1mm；所选相机应使相机的两个方向的像素值小于0.1mm，所以，两个方向的CCD芯片像素数量均应大于或等于5000。即所选工业相机的像素应在2500万以上。