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基于机器视觉的气门组件装配质量在线检测

作　者: 李向东
导　师: 全燕鸣; 段峰
学　校: 华南理工大学
专　业: 仪器仪表工程
关键词: 气门组件装配质量在线检测图像处理机器视觉
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 25次
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内容摘要

气门组件作为发动机配气机构的重要组成部分，其装配质量直接影响发动机的整体性能及使用寿命。目前，气门组件的装配工作大多在半自动化流水线完成，其装配质量主要依赖人工目视的方法。人工目视的方法存在劳动强度大、效率低等缺点，无法满足大批量生产时稳定性和可靠性的要求。针对上述存在的问题，论文以“基于机器视觉的气门组件装配质量在线检测”为题，就气门组件装配质量检测的关键技术如图像采集、图像处理、算法优化等进行分析，设计并研发了气门组件装配质量在线视觉检测系统。论文分析了汽车零部件装备制造业的课题背景及机器视觉技术在工业检测领域的相关应用与研究。针对目前气门组件装配质量检测自动化程度相对落后的现状，提出了基于机器视觉技术的气门组件装配质量检测的方法。考虑生产线实际工况，在不同装配工位引入视觉检测系统，实现了气门组件装配质量的实时在线检测，并对检测系统进行重复性与稳定性的测试。主要工作包括：1）论文在需求分析的基础上提出基于嵌入式视觉检测系统的总体方案，根据检测要求完成视觉检测系统硬件的选型，包括相机、镜头、光源和输入输出模块等，并完成平台的搭建。2）在图像处理算法设计方面，针对气门组件图像对比度偏低及存在噪声的问题，介绍了图像增强和图像滤波等算法，分析比较后选用灰度拉伸图像增强算法和高斯滤波算法。图像特征定位，选用基于几何形状的PatMax模板定位算法。根据具体检测内容，分别对图像进行、阈值分割、边缘检测和颜色提取等处理。3）在In-Sight软件平台下完成气门组件图像处理算法的编程。通过制作标准件，验证视觉系统的稳定性和检测精度，并对检测过程中出现的误判进行分析。该视觉检测系统已正式投入生产，经长时间运行验证，系统稳定可靠运行，检测准确率达到99.5%以上，其余各项指标均符合企业预期要求。实验结果表明利用机器视觉技术可以准确快速的完成对气门组件装配质量的检测，对提高生产的自动化程度具有重要的意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第一章绪论  11-17
  1.1 课题背景及研究意义  11-12
    1.1.1 课题背景  11-12
    1.1.2 本文研究意义  12
  1.2 机器视觉技术概述  12-14
    1.2.1 机器视觉的发展  12-13
    1.2.2 机器视觉系统分类及特点  13-14
  1.3 机器视觉技术在制造领域的国内外研究概况  14-16
  1.4 本课题研究的主要内容与难点  16-17
第二章系统方案设计及硬件选型  17-30
  2.1 需求分析及检测要求  18-21
    2.1.1 检测系统的总体技术要求  18
    2.1.2 气门油封及弹簧底座检测要求  18-19
    2.1.3 气门弹簧的检测要求  19-20
    2.1.4 气门锁片的检测要求  20-21
  2.2 系统总体方案设计  21
  2.3 气门组件视觉检测系统硬件选型  21-29
    2.3.1 相机选型  21-24
    2.3.2 工业镜头选型  24-27
    2.3.3 光源及照明方式选型  27-28
    2.3.4 I/O 模块的选取  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章气门组件图像预处理  30-40
  3.1 数字图像处理概述  30
  3.2 图像增强  30-35
    3.2.1 直方图均衡化  31-33
    3.2.2 灰度变换  33-35
    3.2.3 实验结果分析  35
  3.3 图像滤波  35-39
    3.3.1 均值滤波  36-37
    3.3.2 中值滤波  37-38
    3.3.3 高斯滤波  38
    3.3.4 实验结果与分析  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章气门组件图像检测算法研究  40-50
  4.1 边缘检测  40-44
    4.1.1 一阶微分边缘检测  42-43
    4.1.2 二阶微分边缘检测  43-44
  4.2 模板匹配  44-47
    4.2.1 基于灰度值的模板匹配  44-46
    4.2.2 基于几何特征的模板匹配  46-47
  4.3 颜色检测  47-49
  4.4 本章小结  49-50
第五章视觉检测系统的实现与应用  50-71
  5.1 摄像机标定  50-52
  5.2 气门油封及弹簧底座视觉检测系统  52-65
    5.2.1 油封图像获取及工作流程  53
    5.2.2 导管压装状态检测  53-54
    5.2.3 气门油封有无检测  54-57
    5.2.4 气门油封锁紧弹簧检测  57-59
    5.2.5 弹簧底座有无检测  59-60
    5.2.6 气门油封压装高度判断  60-62
    5.2.7 油封颜色检测  62-64
    5.2.8 检测界面及结果输出  64-65
  5.3 气门弹簧及气门锁片视觉检测系统  65-70
    5.3.1 弹簧图像获取及检测流程  65-66
    5.3.2 气门弹簧正反检测  66-67
    5.3.3 气门锁片装配状态检测  67-69
    5.3.4 检测界面及结果输出  69-70
  5.4 本章小结  70-71
第六章系统测试及误差分析  71-78
  6.1 系统测试  71-75
    6.1.1 重复性测试  71-72
    6.1.2 系统标定测试  72-73
    6.1.3 标准件检测  73-75
  6.2 误差分析  75-77
  6.3 本章小结  77-78
结论  78-79
攻读硕士学位期间取得的研究成果  79-80
参考文献  80-83
致谢  83-84
附件  84

基于机器视觉的气门组件装配质量在线检测

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