近年来液晶显示屏蓬勃发展,主要应用在手机、数码相机、平板电脑等数码产品上。随着显示屏显示品质需求不断提高,导光板微结构精密制造技术要求也越来越高。为了解决导光板微结构超精密制造科研难题,实现加工直径范围35-55μm的密集阵列小圆,加工误差不超过3μm的目标。本课题对微结构密集阵列加工机床进行需求分析,提出机器视觉在位检测系统的研发与压电陶瓷电压-位移关系曲线两个问题的研究。以下是本课题主要的研究内容:首先是图像亚像素边缘提取。利用Zernike矩7?7卷积核粗略检测亚像素边缘点,并通过实验与理论分析7?7卷积核比5?5卷积核对边缘有更多方向、更多细致的考察。接着在Zernike矩检测的结果图上利用本课题设计的8个模板寻找小圆真正的边缘,其中4个模板对小圆与坐标轴交点的精确定位,另外4个模板从交点出发对小圆剩余的边缘点进行“地毯式”搜索,从而实现小圆的亚像素边缘检测。其次是摄像机的标定。本课题采用的是量子行为粒子群优化算法(QPSO)进行标定。针对摄像机的景深小、视野范围窄的特点,本文提出了一种基于QPSO的初始值主观估计法。这种方法是从摄像机各个参数的原理模型进行科学、有效的估计,其优点是无需标定物、无需复杂算法、具有良好的收敛性。最后是压电陶瓷电压-位移特性研究。设计两组实验,第一组:研究固定电压变化率下电压-位移关系曲线;第二组:研究不同的固定电压变化率下的电压-位移重复输出特性。实验结果表明:在100次/秒内的固定电压变化率内,上升电压曲线的不同峰值电压、不同固定电压变化率的电压-位移之间的关系曲线具有良好的重复输出特性。综上所述,本课题在前人研究的基础上,提出精确的亚像素边缘提取算法与初始值主观估计法,大大降低了科研成本,实现了在位检测技术。该检测系统检测的平均误差达到0.67μm,具有易用性、可重复使用的特点。然后再结合视觉检测系统与压电陶瓷电压-位移之间关系曲线规律,解决了微结构加工前无法精确对刀的科研难题,极大地提高了加工效率,实现了对特定直径小圆的加工误差不超过3μm的目标。这些研究为微结构密集阵列加工机床研发带来非常重要的使用价值与现实意义。