收缩温度是表征皮革耐湿热稳定性的重要参数,利用皮革收缩温度测定仪对其精确而高效的检测,对于皮革鞣制加工、应用场合选择都有重要意义和实用价值。为满足市场和科学研究需求,尤其以生物科学为代表的新兴高科技产业对仪器测量精度和智能化提出更高的要求,本文以MSW-YD4型数字皮革收缩温度测定仪为研究对象,根据国家现行行业标准,基于电气工程相关理论对其工作机理和存在的问题进行系统地研究,并研制出精度更高的改进型样机——MSW-YD4S。本文主要工作总结如下:(1)改进型仪器的总体方案设计。通过对现行测试标准和MSW-YD4测定仪的研究分析,针对其系统中存在检测精度偏低和操作复杂等问题,提出改进方案。方案中主要通过改进位移测量方式、温度测量方式以及相关机械装置,以实现整机性能的提升。(2)系统硬件设计。根据改进型仪器方案,设计出相应硬件平台。主要是设计机器视觉系统硬件实现高精度地检测其形变(位移),解决了传统霍尔传感器位移检测精度低的问题;采用PT1000测温系统替换AD590测温模块,提升测温精度并拓宽测温范围;另外设计出电机驱动、恒速升温控制、DC-DC开关电源、主控电路、人机交互等模块。在机械硬件方面,主要设计点切割式皮革取样器以及电机传动等机械装置。(3)机器视觉技术在皮革收缩形变测量中的应用。根据仪器系统特点研究相应的算法,主要采用加权平均灰度化算法、可以保持边缘信息的中值滤波法、自适应阈值二值化等算法。特别是采用Harris角点检测结合张正友标定法,建立起世界坐标与图像像素坐标的转换关系,并实时地进行位移测量。(4)系统软件设计。根据改进型测定仪的需求,结合硬件系统开发相应的主机控制软件和上位机软件。主机控制软件采用C语言在MDK开发环境下进行编程,主要完成主控模块、信号采集和处理模块、恒速升温控制模块、人机交互模块、串口转USB通信模块等程序开发;上位机软件采用C++语言在Microsoft Visual Studio 2013开发环境,结合OpenCV2.4.10库进行编程,主要实现图像处理和软件监控界面的开发。(5)整机性能测试。在完成改进型测定仪的系统硬件、软件设计和调试后,对改进型测定仪试验样机的主要性能参数进行实验测试。主要从位移和温度的测量精度、加热介质温度分布的均匀性以及恒速升温控制效果等方面,对两型仪器进行对比测试,并对测试数据进行分析研究。对整机测试数据的分析结果表明,改进型仪器测量精度等主要性能参数达到了设计要求,且符合国家标准。其相较于MSW-YD4型测定仪具有明显的技术优势,无论在测量精度,还是在操作的便捷性方面均得到了提高。其中位移测量精度从0.2mm提升到0.036mm,温度测量精度从0.5℃提升到0.18℃,且稳定性更好。MSW-YD4S型皮革收缩温度测定仪样机的研制成功,不仅满足了基本的测量需求,而且为严苛的皮革相关科学研究提供了技术支持。