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金属部件表面缺陷视觉检测系统研究

作　者: 聂振宇
导　师: 沙莎
学　校: 中南大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 表面缺陷金属部件机器视觉组态算法优化并行处理
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 23次
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内容摘要

在工业化大批量生产的情况下,传统的人工检测因其速度慢、易受工人状态影响等缺点并不能满足现代工业质量检测的需要,对基于机器视觉的工业检测的研究已经越来越多。金属部件往往体积小,形状复杂,其表面检测方案与钢板检测等区别较大,相关研究和实际应用案例还比较少。同时,在现有的工业检测项目中,新工件的检测往往意味着研发一套新的检测系统,对人力物力都是一种浪费。针对这些问题,本文设计并实现了金属部件表面缺陷视觉检测系统。对系统进行需求分析,并据此设计了系统的软硬件结构。工件的检测由系统的软硬件协同完成,其中单片机对机械设备进行控制,间接控制工件的运动；工控机对光源、采集卡等进行控制,通过与单片机的通信协调工件的运动并对其进行拍摄；采集到的图像由工控机上的软件部分进行检测。对照明方案进行分析,了解各种照明方式的原理与适用场合,针对实际应用中手机金属外框表面缺陷检测,设计了多方向、多相机、明暗场照明相结合、同一工件多次拍摄的采集方案。针对金属部件形状复杂的特点,设计了基于先验知识和组态建模的感兴趣区域提取方案。通过先验知识的运用降低了感兴趣区域匹配定位的计算量和难度,使用基于组态的建模方案和面向对象技术以及XML文件相结合,使得系统能够适应形状复杂的工件,并且在遇到未知的形状时具有良好的扩展性和适应性。对检测流程进行分析,设计了基于组态、易于并行、可自动消除检测过程中重复计算的运行机制。通过将检测算法组态化,使系统可在低粒度上并行执行检测算法,设计了可自动消除检测算法中重复计算部分的算法,使系统可自动对检测算法进行优化,将检测算法作为插件的设计使得系统可以不断对系统进行扩展,适应新的未知缺陷。实现了金属部件表面缺陷视觉检测系统,开发出样机并在手机外壳表面缺陷检测项目上进行试用,验证了其可行性。图30幅,表3个,参考文献53篇。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 研究背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
    1.2.1 机器视觉国内外研究现状  10-11
    1.2.2 表面缺陷视觉检测研究现状  11-12
  1.3 主要研究工作  12-13
  1.4 论文章节安排  13-15
2 金属部件表面缺陷视觉检测系统框架设计  15-25
  2.1 系统设计目标与应用环境  15
  2.2 系统需求分析  15-17
  2.3 系统总体设计  17-20
    2.3.1 系统工作流程  17-18
    2.3.2 系统硬件设计  18
    2.3.3 系统软件设计  18-20
  2.4 开发语言与开发工具  20-21
  2.5 主要相关技术  21-23
    2.5.1 OpenCV简介  21
    2.5.2 XML简介  21-22
    2.5.3 动态链接库简介  22
    2.5.4 线程池简介  22-23
  2.6 本章小结  23-25
3 采集模块和感兴趣区域提取模块设计与实现  25-43
  3.1 采集模块设计与实现  25-32
    3.1.1 金属部件表面缺陷分析  25-27
    3.1.2 照明方案分析  27-28
    3.1.3 实际应用中的采集方案设计  28-29
    3.1.4 采集模块软件结构设计  29-31
    3.1.5 采集模块接口  31-32
  3.2 感兴趣区域提取模块设计与实现  32-42
    3.2.1 感兴趣区域特点分析  32-34
    3.2.2 基于先验知识的感兴趣区域提取方案  34
    3.2.3 基于组态的感兴趣区域建模与提取  34-39
    3.2.4 感兴趣区域提取模块软件结构设计  39-42
    3.2.5 感兴趣区域提取模块接口  42
  3.3 本章小结  42-43
4 算法模块和流程控制模块设计与实现  43-55
  4.1 算法模块设计与实现  43-51
    4.1.1 检测算法的插件化与组态化  43-44
    4.1.2 并行情况下检测流程的处理  44-47
    4.1.3 重复计算的消除  47-49
    4.1.4 结果分析  49-50
    4.1.5 算法模块软件结构设计  50-51
    4.1.6 算法模块接口  51
  4.2 流程控制模块设计与实现  51-53
    4.2.1 系统执行流程设计  51-52
    4.2.2 流程控制模块软件结构设计  52-53
    4.2.3 流程控制模块接口  53
  4.3 本章小结  53-55
5 工作总结与展望  55-57
  5.1 工作总结  55
  5.2 展望  55-57
参考文献  57-61
攻读学位期间主要的研究成果目录  61-63
致谢  63

金属部件表面缺陷视觉检测系统研究

内容摘要

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