新型纵向微位移补偿控制系统的研制

张成， 闫艳燕， 张琳

（河南理工大学机械与动力工程学院，河南焦作 454000）

0 引言

近年来伴随着电子技术、宇航、生物工程等学科的发展，图像识别技术的应用领域也越来越广泛，尤其是在微位移领域得到广泛应用[1-3]。然而，在微位移领域中微位移补偿方法越来越多，目前微位移补偿方法主要有利用光栅位移传感器的方法，利用激光干涉仪的方法及利用图像识别的方法。考虑到光栅位移传感器对环境要求较高和激光干涉仪的结构庞大，价格昂贵等问题[4-5]，本文基于图像识别的方法，结合电子显微镜的拍摄和S-EYE软件的标记，搭建了微位移补偿的检测装置，通过TC5520V可编程运动控制器对机构移动数值转换脉冲数值，构成纵向微位移补偿的闭环控制系统，实现了新型纵向微位移平台的纵向微量进给，改善了机械传动式微位移机构精度。

1 基于图像识别的检测

1.1 纵向位移机构位移标记图像的实现

首先将显微镜的镜头对准微位移机构，进行粗调和微调，直到上位机界面上图片显示比较清晰为止，电子显微镜拍摄图如图1所示。然后驱动伺服电动机带动滚珠丝杠运动，与此同时，运用S-EYE软件对纵向微位移机构的两次运动分别做个标记，最后用显微镜将其运动位置拍摄下来，显微镜的放大倍数能够达到100倍，纵向微位移机构的位移标记图像如图2所示。

1.2 图像识别对标记图像的处理

图1 电子显微镜拍摄图

图2 纵向微位移机构的位移标记图像

标记图像中值滤波是为了利用非线性信号处理技术对图像中的噪声进行有效抑制，其实验原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个领域中各点值的中值代替，从而消除孤立的噪声点。……