本發(fā)明涉及測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種精密儀器綜合保護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、精密儀器在測(cè)試領(lǐng)域是高精度測(cè)試的重要設(shè)備，若精密儀器存在表面缺陷或工作時(shí)發(fā)生異常振動(dòng)等，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中出現(xiàn)的微小故障，則易造成擊穿、燒損等，都會(huì)影響其精度，進(jìn)而導(dǎo)致后續(xù)實(shí)驗(yàn)、使用等產(chǎn)生不可避免的誤差，因此，對(duì)精密儀器的日常檢測(cè)是保護(hù)精密儀器正常使用的重要手段。
2、目前，精密儀器表面應(yīng)用大量高反射率物體，如玻璃蓋、拋光金屬等，機(jī)器視覺(jué)因其低成本、高精度的優(yōu)勢(shì)，在缺陷檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用，然而，傳統(tǒng)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法在檢測(cè)高反射率物體時(shí)效果并不理想，現(xiàn)有技術(shù)中，使用光度立體視覺(jué)或三維點(diǎn)云測(cè)量方法來(lái)檢測(cè)有損缺陷，但是，光度立體視覺(jué)適用于漫反射物體的表面缺陷檢測(cè)，另一方面，由于數(shù)據(jù)量大且檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，三維點(diǎn)云測(cè)量方法不適用于快速檢測(cè)。在振動(dòng)測(cè)試故障領(lǐng)域，一般采樣傳感器采集待測(cè)精密儀器的振動(dòng)信號(hào)，對(duì)采集到的振動(dòng)信號(hào)實(shí)行分析以完成機(jī)械故障檢測(cè)，該方法存在檢測(cè)效果不佳的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明所提供的精密儀器綜合保護(hù)系統(tǒng)中缺陷測(cè)試模塊用于高反射物體表面缺陷檢測(cè)的相位偏轉(zhuǎn)方法，針對(duì)待測(cè)精密儀器上下表面的非相干疊加，通過(guò)調(diào)整投影條紋寬度來(lái)消除干擾，能夠快速檢測(cè)待測(cè)精密儀器表面的損傷缺陷，而無(wú)需增加硬件成本。
2、精密儀器綜合保護(hù)系統(tǒng)包括表面缺陷測(cè)試模塊、機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊以及分析處理模塊，表面缺陷測(cè)試模塊包括表面缺陷確定單元和表面缺陷提取單元；表面缺陷確定單元、表面缺陷提取單元、分析處理模塊依次連接，表面缺陷確定單元還與分析處理模塊直接連接，機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊與分析處理模塊連接。
3、優(yōu)選的是，表面缺陷測(cè)試模塊包括ccd攝像機(jī)和顯示器，通過(guò)ccd攝像機(jī)和顯示器對(duì)待測(cè)精密儀器的表面缺陷進(jìn)行檢測(cè)，若存在，表面缺陷提取單元將待測(cè)精密儀器在靜止?fàn)顟B(tài)下表面缺陷傳輸至分析處理模塊，若不存在，分析處理模塊控制待測(cè)精密儀器啟動(dòng)。
4、優(yōu)選的是，機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊用于檢測(cè)待測(cè)精密儀器在工作狀態(tài)下是否存在異常振動(dòng)，若存在，分析處理模塊控制待測(cè)精密儀器停止工作，并將報(bào)警信號(hào)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)端，若不存在，分析處理模塊控制待測(cè)精密儀器停止工作，并將正常信號(hào)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)端。
5、優(yōu)選的是，表面缺陷確定單元通過(guò)圖形計(jì)算獲取缺陷信息，條紋光沿一個(gè)方向移動(dòng)n次，相移條紋圖案in(x,y)為一維正弦波形：
6、
7、其中，s(x,y)、b(x,y)和分別表示背景信息、調(diào)制信息和包裹相位，n為當(dāng)前相移步數(shù)。
8、確定相位截?cái)嗵幍闹芷谛蛄衚(x,y)，在的基礎(chǔ)上獲得展開(kāi)的相位值，一維相位展開(kāi)的表達(dá)式可以表示為：
9、
10、其中ω(x,y)、和k(x,y)分別表示絕對(duì)相位、包裹相位和周期序列。
11、根據(jù)相位與梯度之間的關(guān)系，得到待測(cè)精密儀器在x方向和y方向上的梯度分布為：
12、
13、其中g(shù)x、θx、δωx和px分別表示待測(cè)精密儀器表面的梯度、偏轉(zhuǎn)角、相位差和x方向的條紋周期，gy、θy、δωy和py分別表示待測(cè)精密儀器表面的梯度、偏轉(zhuǎn)角、相位差和y方向的條紋周期，|om|’表示實(shí)際反射路徑長(zhǎng)度。
14、表面缺陷確定單元內(nèi)存儲(chǔ)有x方向梯度范圍[g1，g2]和y方向梯度范圍[g3，g4]，若gx不在[g1，g2]內(nèi)或gy不在[g3，g4]內(nèi)，則表面缺陷確定單元判定待測(cè)精密儀器表面存在缺陷。
15、優(yōu)選的是，表面缺陷提取單元消除圖像飽和誤差以獲取缺陷圖像，ccd攝像機(jī)接收到的光強(qiáng)信號(hào)可以表示為：
16、iaccept＝ifront(x,y)+irear(x,y)
17、其中，iaccept表示ccd攝像機(jī)接收到的總光強(qiáng)，ifront(x,y)和irear(x,y)分別代表待測(cè)精密儀器上表面和下表面在相移步數(shù)為n時(shí)的反射光強(qiáng)。
18、a1(x,y)與a2(x,y)分別表征待測(cè)精密儀器上下表面的背景光強(qiáng)，b1(x,y)和b2(x,y)表示調(diào)制程度，ρ(x,y)代表待測(cè)精密儀器表面所調(diào)制的相位，而n則指代相位移動(dòng)步驟的總數(shù)，n為當(dāng)前相移步數(shù)，那么，
19、
20、其中σ表示由于待測(cè)精密儀器上下表面高度差導(dǎo)致的相位偏移。
21、表面缺陷提取單元將投影條紋的寬度設(shè)置為等于待測(cè)精密儀器上下表面厚度差所引起的相位偏移，即σ＝2π，則有：
22、
23、優(yōu)選的是，機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊通過(guò)ccd攝像機(jī)獲取待測(cè)精密儀器工作狀態(tài)下的圖像信息，機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊在圖像中設(shè)置對(duì)比點(diǎn)，機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊通過(guò)ccd攝像機(jī)在第m個(gè)采樣周期獲取的圖像信息和第m+1個(gè)采樣周期獲取的圖像進(jìn)行比對(duì)，獲取對(duì)比點(diǎn)的x方向和y方向位移變化信息。
24、機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊內(nèi)存儲(chǔ)有對(duì)比點(diǎn)x方向位移范圍[x1，x2]和y方向位移范圍[y1，y2]，若機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊獲取的x方向位移變化值不在[x1，x2]內(nèi)，或y方向位移變化值不在[y1，y2]內(nèi)，則判定待測(cè)精密儀器工作時(shí)發(fā)生異常振動(dòng)。
25、優(yōu)選的是，對(duì)比點(diǎn)為待測(cè)精密儀器上表面的中心點(diǎn)。
26、優(yōu)選的是，機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊通過(guò)ccd攝像機(jī)獲取待測(cè)精密儀器工作狀態(tài)下的圖像信息，機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊將接收到的圖像輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)待測(cè)精密儀器進(jìn)行振動(dòng)情況判定；
27、神經(jīng)元輸出為：
28、
29、其中，g()為神經(jīng)元傳遞函數(shù)，為神經(jīng)元輸入總和，l和o分別為神經(jīng)元的層數(shù)和個(gè)數(shù)，eok為權(quán)值。
30、計(jì)算誤差函數(shù)r為：
31、
32、其中，為神經(jīng)元實(shí)際輸出，uk為期望輸出；
33、通過(guò)求取誤差函數(shù)r的最小值計(jì)算權(quán)值變量δeok為：
34、
35、其中，τ為學(xué)習(xí)步長(zhǎng)，為第l層、第k個(gè)誤差信號(hào)；
36、修正后的權(quán)值δeok’為：
37、
38、其中，β為調(diào)整參數(shù)。
39、機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊內(nèi)存儲(chǔ)有權(quán)值范圍[e1，e2]，若δeok’不在[e1，e2]內(nèi)，則判定待測(cè)精密儀器工作時(shí)發(fā)生異常振動(dòng)。
40、本發(fā)明提供的精密儀器綜合保護(hù)系統(tǒng)通過(guò)表面缺陷測(cè)試模塊對(duì)待測(cè)精密儀器的表面缺陷進(jìn)行判定，通過(guò)機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊對(duì)待測(cè)精密儀器在工作中的振動(dòng)情況進(jìn)行檢測(cè)，其中，表面缺陷測(cè)試模塊不僅能夠過(guò)濾污垢干擾，還能檢測(cè)到圖像中未發(fā)現(xiàn)的缺陷，表面缺陷測(cè)試模塊和機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊共用一個(gè)ccd攝像機(jī)，能夠有效的降低成本，且檢測(cè)精度更高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)待測(cè)精密儀器工作前和工作中的有效檢測(cè)，避免待測(cè)精密儀器在存在缺陷或振動(dòng)異常情況下繼續(xù)運(yùn)行而導(dǎo)致的進(jìn)一步受損。
1.一種精密儀器綜合保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述精密儀器綜合保護(hù)系統(tǒng)包括表面缺陷測(cè)試模塊、機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊以及分析處理模塊，所述表面缺陷測(cè)試模塊包括表面缺陷確定單元和表面缺陷提取單元；所述表面缺陷確定單元、所述表面缺陷提取單元、所述分析處理模塊依次連接，所述表面缺陷確定單元還與所述分析處理模塊直接連接，所述機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊與所述分析處理模塊連接；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密儀器綜合保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述表面缺陷確定單元通過(guò)圖形計(jì)算獲取缺陷信息，條紋光沿一個(gè)方向移動(dòng)n次，相移條紋圖案in(x,y)為一維正弦波形：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的精密儀器綜合保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述表面缺陷提取單元消除圖像飽和誤差以獲取缺陷圖像，所述ccd攝像機(jī)(1)接收到的光強(qiáng)信號(hào)可以表示為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的精密儀器綜合保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊通過(guò)所述ccd攝像機(jī)(1)獲取所述待測(cè)精密儀器(2)工作狀態(tài)下的圖像信息，所述機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊在圖像中設(shè)置對(duì)比點(diǎn)，所述機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊通過(guò)所述ccd攝像機(jī)(1)在第m個(gè)采樣周期獲取的圖像信息和第m+1個(gè)采樣周期獲取的圖像進(jìn)行比對(duì)，獲取對(duì)比點(diǎn)的x方向和y方向位移變化信息；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的精密儀器綜合保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)比點(diǎn)為所述待測(cè)精密儀器(2)上表面的中心點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的精密儀器綜合保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊通過(guò)所述ccd攝像機(jī)(1)獲取所述待測(cè)精密儀器(2)工作狀態(tài)下的圖像信息，所述機(jī)械振動(dòng)測(cè)試模塊將接收到的圖像輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)所述待測(cè)精密儀器(2)進(jìn)行振動(dòng)情況判定；