孔径尺寸测量装置及其孔径尺寸测量方法

摘要

本发明涉及一种孔径测量装置及其孔径尺寸测量方法，由硬件和软件两部分组成，其硬件包括一个电源连接光耦合传感器，照明电源的输出端依次分别连接荫罩槽孔、放大镜、光耦合传感器，光耦合传感器连接图像卡及工控机，工控机上分别连接键盘、硬盘、鼠标、显示器、打印机，工控机上安装有计算机软件程序。方法包括标定、自动测量、手动测量。具有自动化程高，操作简单，可视性强，它可以测量采集图像中任意两点间的长度尺寸，测量误差小于2毫米，极大地拓宽了测量的视野范围，测量图像结果可以在计算机显示屏上显示，最后还可以将测量数据存储、打印，作为永久资料保存。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种孔径测量装置及其孔径尺寸测量方法，特别涉及彩管的平板荫罩制造中的孔径及工作版尺寸测量及其它行业细微物品的孔径测量。

二、背景技术

现有技术生产的荫罩其孔径尺寸的测量一直采用显微镜目视观察法测量，这样测量的读数误差大，准确性差，对工艺生产会产生不良影响。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种利用光学元件及计算机系统来精确测量平板荫罩孔径尺寸的孔径尺寸测量装置。

本发明的另一目的是提供一种孔径尺寸测量方法。

实现本发明目的的技术方案是这样实现的：由硬件和软件两部分组成，其特征在于硬件包括一个电源连接光耦合传感器，照明电源的输出端依次分别连接荫罩槽孔、放大镜、光耦合传感器，光耦合传感器连接图像卡及工控机，工控机上分别连接有键盘、硬盘、鼠标、显示器、打印机，工控机上安装有计算机软件程序。

孔径尺寸测量方法，包括下述步骤：

a、标定：利用光耦合传感器采集已知尺寸的标准样品的图像，统计被测网孔内所有水平线或垂直线的长度即点数，然后取其中的众数作为槽宽点数，再用该点数去除标准样品槽宽的实际尺寸，即得标定系数K；

b、自动测量：对采集的被测样品图像，根据放置的方向，统计被测网孔内所有水平线或垂直线的长度即点数，然后取其中的众数作为槽宽点数，该数再乘以标定系数K即得槽宽；桥宽测量，则统计上下相邻的两个网孔之间所有垂直线的长度或所有水平线的长度即点数，然后取其中最小者作为桥宽点数，该数再乘以标定系数K即得桥宽；

c、手动测量：先获得操作员指定的图像中的两个点的坐标(X₁、Y₁)，(X₂、Y₂)，再用下式求出该两点之间的距离d

d＝K×〔(X₂-X₁)²+(Y₂-Y₁)²〕^1/2

本发明与现有技术相比，具有自动化程高，操作简单，可视性强，它可以测量采集图像中任意两点间的长度尺寸，测量误差小于2毫米，极大地拓宽了测量的视野范围，同时提供了较好的工作环境。可便于多人在一起分析研究产品，测量图像结果可以在计算机显示屏上显示，最后还可以将测量数据存储、打印，作为永久资料保存。

由于在生产过程中，荫罩孔径及工作版图形对背景光源均可呈现未透光与不透光的黑白两种颜色，利用这一特性，采用光耦合传感器(CCD)器件图形采集技术，用工控机配合相关软件对图像进行处理，将样品孔径尺寸显示在屏幕上，拓宽了测量的视野范围，数据更准确，彻底排除了人为因素的影响。

四、附图说明

图1为孔径尺寸测量装置的结构框图；

图2为孔径尺寸测量标定界面图(a)；

图3为孔径尺寸测量标定界面图(b)。

五、具体实施方式

附图为本发明的一个具体实施例。

下面结合附图对本发明内容作进一步说明：

参照图1所示，由硬件和软件两部分组成，其特征在于硬件包括一个电源1连接光耦合传感器2，照明电源3的输出端依次分别连接荫罩槽孔4、放大镜5、光耦合传感器2，光耦合传感器2连接图像卡6及工控机7，工控机7上分别连接有键盘8、硬盘9、鼠标10、显示器11、打印机12，工控机7上安装有计算机软件程序。

孔径尺寸测量方法，包括下述步骤：

a、标定：利用光耦合传感器2采集已知尺寸的标准样品的图像，统计被测网孔内所有水平线或垂直线的长度即点数，然后取其中的众数作为槽宽点数，再用该点数去除标准样品槽宽的实际尺寸，即得标定系数K；

b、自动测量：对采集的被测样品图像，根据放置的方向，统计被测网孔内所有水平线或垂直线的长度即点数，然后取其中的众数作为槽宽点数，该数再乘以标定系数K即得槽宽；桥宽测量，则统计上下相邻的两个网孔之间所有垂直线的长度或所有水平线的长度即点数；然后取其中最小者作为桥宽点数，该数再乘以标定系数K即得桥宽；

c、手动测量：先获得操作员指定的图像中的两个点的坐标(X₁、Y₁)，(X₂、Y₂)，再用下式求出该两点之间的距离d

d＝K×〔(X₂-X₁)²+(Y₂-Y₁)²〕^1/2

参见图2所示，用投影仪测定的中心孔径为161μm的37cm CPT荫罩一张。

孔径测量标定界面及步骤：

用鼠标点击系统主界面上的自动孔径标定键，系统进入自动孔径标定界面，然后：

1、首先根据荫罩的放置方向选择测量方向，本例上图所示为纵向；

2、用鼠标点击捕捉标定键，然后调整摄像机镜头焦距，使其图象效果达到最佳；

3、用键盘输入标准值161，然后可点击旁边小按钮添加标准值，就可将这个输入值保存下来，便于以后使用；

4、将界面切回，点击“捕捉标定”按钮，系统自动进行测量、标定，其结果自动添入比例系数栏，此步骤可重复多次，使比例系数达到稳定或变化不大为止，此值即为标定系数K的值；

5、点击“保存标定”按钮，完成标定；

6、点击“返回”按钮到主界面。

参见图3所示，未知中心孔径的37厘米CPT荫罩一张。

点击主界面上的自动测量键，系统进入自动孔径测量界面，然后：

1、进行参数设置：

1)选择荫罩规格为37cm，然后系统按37cm的工艺要求，自动将误差范围栏内添加误差范围为8μm、工艺要求值栏内添加工艺要求值为159μm；

2)误差范围值为可修改值，如需要更改，可点击误差范围栏上下箭头进行增减操作；

3)根据荫罩的放置方向选择测量方向。误差范围用以判断荫罩是否合格，其判断条件是：工艺要求值±误差范围值，假如实际测量值不在此范围内，即判断为不合格；

2、设置完参数后，放置好荫罩即可进行测量，点击“捕捉分析”按钮，实际测量值栏内显示159，即所测孔径为159μm，完成测量工作；

3、如果需要打印孔径数据，可点击“打印孔径值”按钮，进入打印界面进行打印操作：

4、再点击“返回”按钮到主界面。

本发明可以测量采集图像中任意两点间的长度尺寸，测量误差小于2毫米，极大地拓宽了测量的视野范围，同时提供了较好的工作环境。由于在生产过程中，荫罩孔径及工作版图形对背景光源均可呈现未透光与不透光的黑白两种颜色，利用这一特性，采用光耦合传感器CCD器件图形采集技术，用工控机配合计算机软件程序对图像进行处理，将样品孔径尺寸显示在屏幕上，拓宽了测量的视野范围，数据更准确，彻底排除了人为因素的影响。

测量时光学信号输出至光耦合传感器CCD器件，成像于光敏面上，通过调节放大镜的物距来获得最佳放大效果，CCD器件输出的图像视频信号传送到图像卡进行处理，由计算机用数字图像处理技术对平板荫罩上槽孔宽度和两个槽孔间桥宽的目标图像进行处理、测量显示、即可完成测量任务。