CN212846119U - 基于LabVIEW的显微图像测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于LabVIEW的显微图像测量系统，包括：驱动模块、Labview上位机、数据采集模块、显微镜、摄像机；所述驱动模块包括驱动器、步进电机、以及滚珠丝杠；所述驱动器的输入端与所述数据采集模块连接，所述驱动器的输出端与所述步进电机连接，所述步进电机与所述滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠上安装有工作台；所述显微镜安装于工作台上，所述摄像机通过相机接口适配器连接至显微镜目镜，入射光通过显微镜物镜、折光镜、目镜后成像，摄像机采集图像信息；所述摄像机与所述数据采集模块连接，所述数据采集模块与所述Labview上位机连接。该系统可以实现对不同待测物体进行自动化图像测量，系统成本较低,操作简单，且具有一定的普适性。

Description

基于LabVIEW的显微图像测量系统

技术领域

本实用新型涉及图像测量系统技术领域，尤其涉及一种基于LabVIEW的显微图像测量系统。

背景技术

目前，精密加工、电子、机械装备、印刷等行业内往往需要自动化进行图像采集，对被测对象进行精密的位置定位。但现有的显微图像测量主要采用单独的机械仪表、触针式仪器和体视显微镜等单独测量,无法满足自动化的图像采集要求。

Labview采用图形化编程语言，能够实现数据采集和控制，被广泛的应用在工业领域。不同于传统文本编程，Labview编程通过绘制系统流程图的方式和数据流编程方式进行编程，操作简单。因此，本实用新型考虑基于Labview，设计一种能够实现自动化的图像测量的显微图像测量系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于要解决现有技术存在的问题，提供一种基于LabVIEW的显微图像测量系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种基于LabVIEW的显微图像测量系统，包括：驱动模块、Labview上位机、数据采集模块、显微镜、摄像机；

所述驱动模块包括驱动器、步进电机、以及滚珠丝杠；

所述驱动器的输入端与所述数据采集模块连接，所述驱动器的输出端与所述步进电机连接，所述步进电机与所述滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠上安装有工作台；

所述显微镜安装于工作台上，所述摄像机通过相机接口适配器连接至显微镜目镜，入射光通过显微镜物镜、折光镜、目镜后成像，摄像机采集图像

信息；

所述摄像机与所述数据采集模块连接，所述数据采集模块与所述Labview上位机连接，所述数据采集模块将采集图像信息传输至Labview上位机进行图像处理；所述Labview上位机存储有脉冲控制程序，通过数据采集模块控制显微镜与摄像机移动，进行显微图像测量。

优选的，所述数据采集模块包括模拟输入电路、模拟输出电路、数字I/O电路、计数器/计时器、视频控制器；所述模拟输入电路与所述摄像机连接，所述数字I/O同时与所述模拟输入电路、模拟输出电路连接，所述模拟输入电路将采集的模拟图像信息转换为数字图像信息后经过所述数字I/O电路进行帧处理，通过模拟输出电路D/A转换为模拟图像信息；

所述模拟输入电路、模拟输出电路、数字I/O电路同时与所述视频控制器连接，所述视频控制器与所述LabVIEW上位机连接。

优选的，所述模拟输入电路包括MUX多路开关、放大器、采样保持电路以及A/D转换电路，MUX多路开关、放大器、采样保持电路、A/D转换电路依次连接，将采集的模拟图像信息转换为数字图像信息。

优选的，所述数字I/O电路包括PWM控制电路，所述PWM控制电路采用多路与门和非门共用数字地连接设计。

优选的，所述数据采集模块还集成有功能切换电路，功能切换电路采用多路数字开关，连接至所述视频控制器与模拟输入电路、模拟输出电路、数字I/O。

优选的，所述驱动器包括X、Y、Z轴驱动器，所述步进电机包括X、Y、

Z轴步进电机，所述滚珠丝杠包括X、Y、Z轴滚珠丝杠；

所述X、Y、Z轴滚珠丝杠分别与所述X、Y、Z轴步进电机连接，X、Y、Z轴步进电机分别与X、Y、Z轴驱动器连接，所述X、Y、Z轴驱动器同时连接所述数据采集模块。

优选的，所述驱动器的步进脉冲信号输入负端PUL-与步进方向信号输入负端DIR-短接并连接至所述数据采集模块的DGND接口；步进脉冲信号输入正端PUL+连接所述数据采集模块的计数器输出端口，步进方向信号输入正端DIR+连接所述数据采集模块的数字输出端口。

优选的，所述摄像机采用CCD相机，内置有DSP处理器。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

本实用新型提供了一种基于LabVIEW的显微图像测量系统，包括驱动模块、Labview上位机、数据采集模块、显微镜、摄像机。驱动器、步进电机、滚珠丝杠依次连接，组成驱动模块，驱动工作台在X、Y、Z轴方向运动。显微镜与摄像机安装在工作台，显微镜与摄像机通过相机接口适配器连接至显微镜目镜，摄像机与数据采集模块连接，数据采集模块同时连接驱动器与Labview上位机。该系统通过驱动模块、Labview上位机、数据采集模块、显微镜、摄像机的配合，可以实现对不同待测物体进行自动化图像测量，系统成本较低,操作简单,为图像的测量研究带来极大便利,同时还具有一定的普适性,可以应用于各种光学结构中。

附图说明

图1为本实用新型的基于LabVIEW的显微图像测量系统的结构框图；

图2为显微图像测量系统硬件连接关系图；

图3为PWM控制电路原理图；

图4为功能切换电路原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

本实用新型提供了一种基于LabVIEW的显微图像测量系统，如图1、图2所示，包括：驱动模块、Labview上位机、数据采集模块、显微镜、摄像机。

其中：驱动模块包括驱动器、步进电机、以及滚珠丝杠；驱动器包括X、Y、Z轴驱动器，步进电机包括X、Y、Z轴步进电机，滚珠丝杠包括X、Y、Z轴滚珠丝杠；X、Y、Z轴驱动器输入端连接数据采集模块，输出端分别连接X、Y、Z轴步进电机，X、Y、Z轴步进电机分别连接X、Y、Z轴滚珠丝杠，X、Y、Z轴滚珠丝杠上安装有工作台。系统实际搭建过程中，可以将X、Y、Z轴驱动器的步进脉冲信号输入负端PUL-与步进方向信号输入负端DIR-短接并连接至数据采集模块的DGND接口，步进脉冲信号输入正端PUL+连接数据采集模块的计数器输出端口，以接收计数器端口发出的连续脉冲，控制电机的运动；同时，步进方向信号输入正端DIR+连接数据采集模块的数字输出端口，以接收数字输出端口发出的的数字信号，控制电机的正反转。X、Y、Z轴步进电机正极分别与X、Y、Z轴驱动器的正极接口A+、B+连接，X、Y、Z轴步进电机负极分别与X、Y、Z轴驱动器的负极接口A-、B-连接。

显微镜与摄像机安装在工作台，摄像机可以选用内置有DSP处理器的CCD相机，显微镜选用光学显微镜，显微镜与摄像机通过相机接口适配器连接至显微镜目镜，摄像机与数据采集模块连接，数据采集模块与Labview上位机连接。

入射光通过显微镜物镜、折光镜、目镜后成像，摄像机采集图像信息，数据采集模块将采集图像信息传输至Labview上位机进行图像处理。Labview上位机存储有脉冲控制程序，对采集到的图像进行图像灰度化、中值滤波、阈值分割等预处理，提取图像中特征点，以判断被测对象是否定位在最佳成像位置上；然后，通过虚拟通道向数据采集模块发出脉冲信号，数据采集模块通过计数器端口输出脉冲信号至X、Y、Z轴驱动器，X、Y、Z轴驱动器通过控制脉冲的数量、频率等，以控制步进电机的角位移、转速和加速度。X、Y、Z轴步进电机将驱动器发出的电脉冲信号转换成角位移与线位移，驱动X、Y、Z轴滚珠丝杠运动，推动工作台在X、Y、Z轴方向运动，进而带动显微镜与摄像机根据需要调整位置，将被测对象定位至最佳成像位置，进行显微图像测量。

对于数据采集模块，用于将采集的图像信息上传至Labview上位机，如图1所示，数据采集模块包括模拟输入电路、模拟输出电路、数字I/O电路、计数器/计时器、视频控制器。其中：模拟输入电路与摄像机连接，数字I/O同时与模拟输入电路、模拟输出电路连接，模拟输入电路、模拟输出电路、数字I/O电路同时与视频控制器连接，视频控制器与LabVIEW上位机连接。模拟输入电路将采集的模拟图像信息转换为数字图像信息后经过数字I/O电路进行帧处理，通过模拟输出电路D/A转换为模拟图像信息，通过视频控制器进行控制，将图像信息输出至LabVIEW上位机。

其中，模拟输入电路包括MUX多路开关、放大器、采样保持电路以及A/D转换电路，MUX多路开关、放大器、采样保持电路、A/D转换电路依次连接，将采集的模拟图像信息转换为数字图像信息。数字I/O电路包括PWM控制电路，如图3所示，PWM控制电路采用多路与门和非门共用数字地连接设计，实现了对多路PWM信号的死区和反向控制，为了能够使PWM输出信号与其他模块直接对接，同时，数字I/O电路同时根据PWM控制电路设置有多组PWM接口。同时，数据采集模块还集成有功能切换电路，如图4所示，功能切换电路采用多路数字开关，连接至视频控制器与模拟输入电路、模拟输出电路、数字I/O，视频控制器的控制信号可以通过数字开关控制，进而实现开闭环控制，将视频控制器连接至不同模块。

综上，本实用新型提供的基于LabVIEW的显微图像测量系统，包括驱动模块、Labview上位机、数据采集模块、显微镜、摄像机。驱动器、步进电机、滚珠丝杠依次连接，组成驱动模块，驱动工作台在X、Y、Z轴方向运动。显微镜与摄像机安装在工作台，显微镜与摄像机通过相机接口适配器连接至显微镜目镜，摄像机与数据采集模块连接，数据采集模块同时连接驱动器与Labview上位机。显微镜成像后，摄像机采集图像信息，数据采集模块将采集图像信息传输至Labview上位机进行图像处理。Labview上位机存储有脉冲控制程序，并向数据采集模块发出脉冲信号，控制驱动模块驱动工作台在X、Y、Z轴方向运动，进而带动显微镜与摄像机根据需要调整位置，将被测对象定位至最佳成像位置，进行显微图像测量。该基于LabVIEW的显微图像测量系统，通过驱动模块、Labview上位机、数据采集模块、显微镜、摄像机的配合，可以实现对不同待测物体进行自动化图像测量，系统成本较低,操作简单,为图像的测量研究带来极大便利,同时还具有一定的普适性,可以应用于各种光学结构中。

Claims (8)

1.一种基于LabVIEW的显微图像测量系统，其特征在于，包括：驱动模块、Labview上位机、数据采集模块、显微镜、摄像机；

所述驱动模块包括驱动器、步进电机、以及滚珠丝杠；

所述驱动器的输入端与所述数据采集模块连接，所述驱动器的输出端与所述步进电机连接，所述步进电机与所述滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠上安装有工作台；

所述显微镜安装于工作台上，所述摄像机通过相机接口适配器连接至显微镜目镜，入射光通过显微镜物镜、折光镜、目镜后成像，摄像机采集图像信息；

所述摄像机与所述数据采集模块连接，所述数据采集模块与所述Labview上位机连接，所述数据采集模块将采集图像信息传输至Labview上位机进行图像处理；所述Labview上位机存储有脉冲控制程序，通过数据采集模块控制显微镜与摄像机移动，进行显微图像测量。

2.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的显微图像测量系统，其特征在于，所述数据采集模块包括模拟输入电路、模拟输出电路、数字I/O电路、计数器/计时器、视频控制器；所述模拟输入电路与所述摄像机连接，所述数字I/O同时与所述模拟输入电路、模拟输出电路连接，所述模拟输入电路将采集的模拟图像信息转换为数字图像信息后经过所述数字I/O电路进行帧处理，通过模拟输出电路D/A转换为模拟图像信息；

所述模拟输入电路、模拟输出电路、数字I/O电路同时与所述视频控制器连接，所述视频控制器与所述LabVIEW上位机连接。

3.根据权利要求2所述的基于LabVIEW的显微图像测量系统，其特征在于，所述模拟输入电路包括MUX多路开关、放大器、采样保持电路以及A/D转换电路，MUX多路开关、放大器、采样保持电路、A/D转换电路依次连接，将采集的模拟图像信息转换为数字图像信息。

4.根据权利要求2所述的基于LabVIEW的显微图像测量系统，其特征在于，所述数字I/O电路包括PWM控制电路，所述PWM控制电路采用多路与门和非门共用数字地连接设计。

5.根据权利要求2所述的基于LabVIEW的显微图像测量系统，其特征在于，所述数据采集模块还集成有功能切换电路，功能切换电路采用多路数字开关，连接至所述视频控制器与模拟输入电路、模拟输出电路、数字I/O。

6.根据权利要求2-5任一项所述的基于LabVIEW的显微图像测量系统，其特征在于，所述驱动器包括X、Y、Z轴驱动器，所述步进电机包括X、Y、Z轴步进电机，所述滚珠丝杠包括X、Y、Z轴滚珠丝杠；

所述X、Y、Z轴滚珠丝杠分别与所述X、Y、Z轴步进电机连接，X、Y、Z轴步进电机分别与X、Y、Z轴驱动器连接，所述X、Y、Z轴驱动器同时连接所述数据采集模块。

7.根据权利要求6所述的基于LabVIEW的显微图像测量系统，其特征在于，所述驱动器的步进脉冲信号输入负端PUL-与步进方向信号输入负端DIR-短接并连接至所述数据采集模块的DGND接口；步进脉冲信号输入正端PUL+连接所述数据采集模块的计数器输出端口，步进方向信号输入正端DIR+连接所述数据采集模块的数字输出端口。

8.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的显微图像测量系统，其特征在于，所述摄像机采用CCD相机，内置有DSP处理器。

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