文獻綜述--基于labview的彎管機彎角角度測量系統的設計

文獻綜述正文：
 隨著現代科學技術和現代工業生產的發展，對數控彎管機精度的要求越來越高，使得傳統的人工測量已經不適應甚至不滿足實際測試的需求。NI的labview應用軟件平臺和其生產的圖像采集卡兩相結合產生了另一種測量方式，即利用圖像采集卡采集圖像，對圖像進行二值化、邊緣處理等操作方式，得到誤差較小的精準圖像，傳輸到計算機上，利用labview軟件實現彎管機彎角角度測量。
 本項目的設計研究采用強大的圖形化設計語言(G語言)labview編程。人機交互界面直觀友好，具有強大的數據可視化分析和儀器控制能力等特點。論文著重探討了采用圖像采集卡結合IMAQ Vision Build模塊進行圖形處理，然后labview實現彎管機角度測量系統的研究，對數控彎管機自動化、智能化、數控化方面的改進提高有及其重要的意義。
 美國NI公司在虛擬儀器概念出現以后，推出了圖形化虛擬儀器專用開發平臺LabVIEW。這種平臺采用獨特的圖形化編程方式，編程過程簡單方便，是目前最受歡迎的虛擬儀器主流開發平臺。為了兼顧其他高級語言軟件開發者的習慣，NI還推出了Labwindows／CvI、Componentworks等交互式開發平臺。還有很多美國虛擬儀器公司開發了很讀國際上公認的優秀虛擬儀器開發平臺 。在國內，西安交大韓九強等采用面向對象技術研究了可組態生成不同虛擬儀器的可視化虛擬儀器軟件開發平臺 ，重慶大學秦樹人等提出了虛擬儀器產品的網絡化開發方法。這一系列的平臺相繼開發，為虛擬儀器的推廣應用奠定了良好的基礎[1]。
 LabVIEW自誕生以來，在研發設計、實驗測試驗證、生產測控等方面取得了廣泛的應用，遍布電子、機械、通信、汽車制造、生物、醫藥、化工、科研、教育、軍事等諸多行業領域。從交通監控系統到大學實驗室，從部件自動測試到工業過程控制都有LabVIEW的存在，尤其在測試與測量領域，LabVIEW更是成為工業標準，其國際市場的占有率高達65％，遠遠超過了其它競爭對手。這些都充分表明LabVIEW應用的廣泛性和實用性。目前，虛擬儀器在發達國家中的設計、生產、使用已經十分普及。
 本研究在labview軟件平臺上，利用其強大的圖像處理函數庫IMAQ VISION設計了一個基于labview和IMAQ VISION軟件包的測量系統。IMAQ Vision 包含一系列MMX優化函數，提供了大量科研和工程中常用的圖像采集和處理功能。它包含三個模塊：
 1）、圖像采集模塊
    2）、圖像處理模塊：⑴對圖像進行標定。⑵圖像預處理。⑶圖像二值化。⑷圖像形態修正
 3）、圖像分析模塊
 這種軟測量方式人機界面友好 ,操作方便 ,能在較短時間內給出準確的統計結果，較好地滿足工業實時性和準確性的要求。與其他交互式視覺開發軟件不同，IMAQ Vision Builder除生成一個LabVIEW圖框外，還能夠產生Visual Basic和C語言腳本.
 IMAQ Vision建立在交互式模式和“假設分析”環境基礎上，可快速開發視覺應用系統。利用IMAQ Vision Builder這樣一個簡便易用的交互式環境可以很容易地開發出圖像處理或視覺軟件設計確認，因為它完全無需編程。
在主菜單運行IMAQ Vision Builder
選擇file>open image以裝載圖片
按一下方式操縱：program files\national instruments\IMAQ Vision Builder 6\examples\bracket .然后檢查所有文件板塊。
單擊OK 在IMAQ Vision Builder裝載好圖片，并選擇圖像的格式、大小、類型。
雙擊第一張圖片bracket1.jpg，以裝載到windows運行程序中。
    采用NI的圖像采集卡對彎角進行圖像采集，LabVIEW發送讀取SDRAM中存儲的 Y、Cb、Cr 格式圖像數據的請求, 642 獲得請求后, 開始采集圖像并將采集到的Y、Cb、Cr數值存儲到相應的內存地址, 在 642 完成整一幀的圖像采集之后, 將 SDRAM中的標志變量 Sem 設定為 0, LabVIEW在這個過程中循環讀取標志變量的值, 當為 0 時, 則從 SDRAM中獲得圖像數據, 也就是 Y, Cb, Cr 三個數組的數據, 然后將其轉化為 LabVIEW能夠顯示的標準 RGB格式輸出該圖像。利用IMAQ Vision模塊對其圖像進行二值化處理、邊緣處理等操作，最后用labview實現測量目的。
 美國國家儀器(NI)公司的虛擬儀器開發平臺 LabVIEW, 使用圖形化編程語言編程, 界面友好, 簡單易學, 配套的圖像處理軟件包能提供豐富的圖像處理與分析算法函數, 極大地方便了用戶, 使構建圖像處理與分析系統容易、 靈活、 程序移植性好，大大縮短了系統開發周期。在推出應用軟件的基礎上, NI 公司又推出了圖像采集卡, 對于 NI 公司的圖像采集卡, 可以直接使用采集卡自帶的驅動以及 LabVIEW 中的 DAQ 庫直接對端口進行操作。但由于 NI 公司的圖像采集卡成本很高, 大多用戶難以接受, 因此硬件平臺往往采用通用圖像采集卡, 軟件方面的圖像處理程序仍采用 LabVIEW以及IMAQ處理模塊編寫。本文正是基于這樣的目的, 提出了一種在 LabVIEW環境下驅動通用圖像采集卡的方案, 在 NI采集卡高速 DSP 視頻處理板卡的平臺下, 完成實時圖像采集及處理。
 本測試系統由KM數控彎管機彎角、CCD攝像頭、NI圖像采集卡、IMAQ Vision、計算機、計算機控制軟件組成。
 圖像采集卡是虛擬測量系統硬件組成的關鍵所在。本系統采用的是NI公司的圖像采集卡。該卡是基于高性能的 PC總線的 ,能使其能實時傳送數字視頻信號到顯示存儲器或系統存儲器。采集到的圖像經比例縮放、 裁剪等處理 ,處理后的數字圖像通過 PC I總線傳到VG A卡實時顯示或傳到計算機內存實時存儲。數據的傳送過程是由圖像采集卡控制的 ,無需 CPU參與 ,因此圖像傳輸速度可達 40MB /S。數據的實時傳送是 NI 圖像采集卡的突出特點。圖像經由CCD攝像頭并經采集卡轉換為數字化圖像輸入計算機。NI圖像采集卡能夠保證采集到的圖像的精度 ,是對最后測量的精度重要保證之一。
 LabVIEW是一種基于 G語言的虛擬儀器軟件開發工具。在圖像處理方面提供了 NI 公司的
IMAQ Vision子模板,它包括300 多種機器視覺和圖像處理的函數,分圖像預處理、 圖像分割等圖像理解函數庫和開發工具,具有灰度、 彩色以及二值圖像的顯示、 處理(包括統計、 濾波和幾何變換) 、 形狀匹配、斑點分析、 計算和測量等功能。本項目先采用NI生產開發的圖像采集卡采集彎角圖像,對目標圖像進行一系列圖形處理操作，包括圖像二值化、邊緣處理、腐蝕等等，輸出圖像到PC機上，由labview軟件實現彎角測量。
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