基于显微图像技术的微粉智能分级系统研究

摘要

磨料微粉是磨削、研磨等精加工工艺的必要材料，其质量直接影响产品精加工的精度。目前磨料微粉的生产已经进入自动化流水线阶段，常采用溢流式湿法分级设备进行生产，这种设备的控制方式采用的是基于时基的开环控制方法，生产的产品质量和效率取决于专家的经验；而且随着环境温度、湿度、气压等因素的改变，同一套工艺生产的产品质量会产生较大波动。本文针对这些问题搭建了一种基于显微图像技术的微粉智能分级系统，并对其关键技术进行了深入系统地研究。 本文对传统溢流式湿法分级设备进行了结构和功能改进，设计了基于显微图像技术的微粉智能分级系统，给出了系统的总体方案。在原系统基础上增加了微粉特征参数检测平台和自动控制模块。其中微粉特征参数检测平台包括显微图像采集模块、自动对焦模块、图像分析模块和运动控制模块。 本文研究了显微图像自动对焦技术，实现了微粉特征参数检测平台的自动对焦。为解决传统平方梯度法的清晰度评价函数抗干扰能力低的问题，提出了一种基于改进平方梯度的清晰度评价函数，解决了平方梯度法得到清晰度评价函数抗干扰能力差的问题。本文研究了对焦搜索算法，提出了改进的“爬山搜寻法”，减少了自动对焦过程中局部极大值的影响，提高了自动对焦的准确率和效率。 本文研究了磨料微粉显微图像检测技术，对微粉图像进行了分析和处理，并实现了磨料微粉颗粒的周长、面积、粒径、圆度和椭圆度等特征参数的自动计算和统计，为磨料微粉分级设备工艺参数的设计和调整提供了可靠依据。 本文研究了微粉智能分级系统的控制技术。选择 STM32F103ZET6 作为控制器的主控芯片，在VS2010开发环境下通过C#语言开发了上位机的Modbus协议主机软件。在MDK5开发环境下通过C语言开发了STM32控制器的Modbus协议的从机软件，实现了与上位机的通讯。 本文搭建出了微粉特征参数检测平台，对微粉特征参数检测平台的软硬件进行了详细设计，并将微粉特征参数检测平台所检测的微粉特征参数值与激光粒度仪的检测结果进行了实验对比，验证了本文所研究方法的正确性。

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