白细胞自动分类装置控制系统关键技术的研究

摘要

人体血液中的白细胞分为五类：淋巴、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。目前，对白细胞的分类主要还是依赖国外设备。为改变状况，研究开发一种血液涂片自动扫描控制系统，实现血液涂片自动扫描。 论文开篇介绍了课题的研究背景、国内外发展现状以及进行本课题的意义。根据控制系统的需求，提出了相应的性能指标。按照模块化的设计思想，将系统划分为存储仓、机械手、扫描台等模块，并对各模块进行了详细的功能设计。综合考虑系统的资源需求，确定系统采用PC机+运动控制板卡+RS-485总线+下位单片机的测控方案。系统选择DMC1380运动控制板卡作为主控板卡，选择绝对式伺服电机作为执行部件，在保障系统控制精度的同时，可解决系统意外掉电后的再上电可自恢复问题。针对图像拍摄速度较快的问题，系统选择工业相机予以解决。对系统用到的其它元器件，如步进电机、直流电机、单片机等也进行了选型。基于所选元器件型号，设计了各模块的测控系统电路，包括存储仓上下位机测控电路、扫描台测控电路、机械手上下位机测控电路，并制作了PCB板进行了反复的测试、调试。在探索了二维码识别、图像轮廓提取、自动聚焦等图像处理算法的基础上，设计了包括运动控制、图像识别、快速聚焦等上、下位机运行软件。针对上、下位机之间通信可能出错的问题，软件在上、下位机都做了相应的出错处理机制，保证了系统运行的可靠性。考虑到批量化生产的需要，还设置了系统储机器参数初始化文件，方便调整。此外，考虑到系统在运行过程中可能发生意外中断的情况，系统通过绝对式伺服电机设计了一套自检解决方案。 论文设计制作的测控系统试验台经调试后，取得了良好的运行效果。此外，系统还为白细胞分类软件开发人员提供了几十万张采集的细胞图像，且自动细胞分类效果理想。

目录

中图分类号：TP29 论文编号：10287

A Thesis in

摘 要

ABSTRACT

注释表

缩略词

第一章 绪论

课题的研究背景

国内外发展现状

本课题的研究内容及意义

研究本课题的意义

课题主要的研究内容

第二章 白细胞自动分类装置控制系统总体设计

系统的总体功能概述

系统的功能需求

系统的工作流程

系统各模块控制方案设计

存储仓模块方案设计

扫描台模块方案设计

机械手模块方案设计

系统的通信方案

系统总体方案设计

本章小结

第三章 控制系统硬件设计

系统的硬件组成

系统元器件选型

系统主要元器件选型

各模块专用器件选型

各模块硬件电路设计

储存仓模块硬件电路设计

扫描台模块硬件电路设计

机械手模块硬件电路设计

本章小结

第四章 图像处理算法的探究

二维码获取

图像灰度化

二维码区域的确定

图像滤波

二维码区域二值化

轮廓识别

边缘检测算法

Canny算法中参数的确定

图像清晰度评价算法

本章小结

第五章 控制系统软件设计

软件总体功能概述

系统通信协议制定

储存仓软件功能设计

下位机软件功能设计

存储仓上位机软件功能设计

扫描台软件功能设计

二维码解析

轮廓提取

自动聚焦及插补平面的建立

涂片的插补扫描

机械手软件功能设计

机械手下位机程序设计

机械手上位机软件设计

计算机数据储存方式

机器参数信息储存

图像的拍摄与存储

系统自检功能

本章小结

第六章 技术指标的实验验证

相机焦平面与涂片工作平面平行度的建立

空间插补平面的建立

图像清晰度算法的确定

本章小结

第七章 总结与展望

总结

展望

参考文献

致 谢