光学玻璃力学特性的智能化测量方法研究

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针对现有光学玻璃相关力学参数人工测量过程较为复杂、智能化程度较低等问题,提出了光学玻璃力学参数的智能化测量方法,主要研究内容如下:一是提出了一种利用计算机图像处理技术快速测量小样品光学平板玻璃力学特性的方法。首先利用接触力学理论和牛顿环干涉理论,理论推导出测量光学玻璃力学特性的解析式;其次利用图像处理技术的优势,通过摄像头拍摄牛顿环干涉图像,基于MFC框架设计开发了牛顿环图像采集和力学特性计算的软件,实现牛顿环干涉图像中心黑斑半径的自动化测量;最后根据光学玻璃力学特性与牛顿环干涉图像中心黑斑半径及牛顿环中心应力之间的关联关系,实现小样品光学玻璃力学特性的快速测量。实验结果表明,在应力31.17N~55.11N范围内,光学玻璃弹性模量的测量相对误差不超过±8.8%;在应力55.11N~71.07N范围内,光学玻璃弹性模量的测量相对误差不超过±16%。二是开展了基于嵌入式系统的光学玻璃力学特性测量应用研究。首先是搭建嵌入式系统硬件平台,选用x210v3开发板,内核版本号为Cortex-A8,处理器芯片是S5PV210,摄像头选用USB接口的CMOS摄像头,网卡芯片为DM9000,以及配置所需要的OTG接口、串口等。其次是嵌入式系统软件设计,建立交叉编译工具链编译出ARM端所需要的程序;U-Boot移植用来初始化硬件设备和引导加载Linux内核;Kernel移植用来配置软件驱动所需要的开发环境和挂载根文件系统的;构建根文件系统用来对后续软件开发所需要不同功能的文件以及库进行存储的;搭建tftp服务器和nfs服务器进行文件的下载和传输;搭建ARM Qt开发环境进行图形化用户界面的开发,编译和安装OpenCV库以及其依赖库进行图像处理。然后是视频图像数据采集模块,基于V4L2和OpenCV设计出牛顿环视频图像采集程序,对于所采集到的YUYV格式的图像进行格式转换到RGB24以便于牛顿环视频图像显示,在Qt下设计出基于V4L2和OpenCV的牛顿环视频图像显示和光学玻璃力学特性的计算界面。最后是功能测试,对基于嵌入式系统下光学玻璃力学特性的开发环境和系统功能进行测试,验证了其系统设计的可行性。
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