一种条码精密测量系统的设计和实现

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　　条码技术最早产生在风声鹤唳的二十年代，诞生于Westinghouse的实验室里。那时候对电子技术应用方面的每一个设想都使人感到非常新奇。他的想法是在信封上做条码标记，条码中的信息是收信人的地址，就象今天的邮政编码。为此Kermode发明了最早的条码标识，设计方案非常的简单，即一个"条"表示数字"1",二个"条"表示数字"2",以次类推。然后，他又发明了由基本的元件组成的条码识读设备：一个扫描器（能够发射光并接收反射光）；一个测定反射信号条和空的方法，即边缘定位线圈；和使用测定结果的方法，即译码器。
　　基于ARM单片机的条码定位技术具有读数客观、测量速度快、精度高的优点，可以克服传统目视读数存在的读数过程繁琐、读数时间长、人为误差大、自动化程度低等缺点。该技术具有相当广泛的应用领域，既适合于近距离、高精度定位要求的各种光电绝对式位移编码器；也适合于测量距离大范围变化、大量程要求的大地高程测量、大坝沉陷观测、路面平整度测量等方面。本文提出了一种基于ST半导体公司的32位高性能处理器STR912FW44X6的测量系统方案。
　　系统结构
　　本系统由以下几个部分组成：条码标尺、光学系统、CMOS图像采集模块、STR912主控板、键盘与液晶显示模块、电源模块和计算机测试系统。 硬件结构框图如图1所示。
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　　软件功能
　　软件的功能主要是图像的条码定位算法，包括以下内容：
　　条码检测：从条码信号中提取各种特征参量，通常包括各条码边缘位置、中心、宽度的检测，码字划分。
　　根据标尺已知参数确定物像比，同时求出视距，计算基准位置相对于目标码位置的相对距离，按物像比放大到真实尺寸d2（精度结果）。
　　. 解码：相当于信源编码的逆过程，计算目标码字的码字位置d1（粗读结果）。标尺最终读数ds为粗读与精读结果之和：ds=d1+d2.
　　本系统采用了等间隔周期性位移条码，利用条码等间距结构，通过提取与条码等间距对应的特征谱线计算物像比，进而得到条码的等效宽度序列，最后根据条码周期性实现解码。 ARM
　　软件架构
　　整个软件采用嵌入式操作系统mCOS-II作为主要载体，软件主要分五个线程，系统上电启动后五个线程并行工作。五个线程分别是：串口控制、I2C接口控制、以太网接口控制、系统菜单控制、数据采集和解码。
　　测试结果
　　为了考察系统的性能，设计了与精度为0.004mm的螺旋测微计比对实验。利用螺旋测微计测量条码标尺实际移动的数值，每次条码标尺移动0.500mm,总共测量11次数据，得到11个不同位置处的条码值，计算差值进行比对。测量结果如表1所示。
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　　测量数据平均值为130.5049mm,系统测量算术偏差在±0.3mm内，即现有系统的分辨率约为0.3mm.采用系统误差标定，软件算法改进等措施后，有望进一步提高系统的测量精度。
　　结语
　　本系统是一种基于ARM的精密视觉测量平台，实现了条码的精密测量功能。在该平台上进一步开发，形成的系统可以应用于一维、二维长度的精密测量，具有较为广阔的应用前景。
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