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基于机器视觉的转速过程检测及分析

作　者: 赵晓霞
导　师: 王玉顺
学　校: 山西农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 转速过程检测机器视觉图像处理时间序列时序分析
分类号: S223.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 92次
引　用: 1次
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内容摘要

机器视觉排种器性能检测及分析,要求准确测定排种盘型孔的排种时间序列,为此研究了一种基于机器视觉的转速过程检测方法,涉及系统设备构成、旋转试验检测、数据采集、图像处理、时序分析、MATLAB 程序实现、检测误差估计、技术优势和尚存缺陷等问题。结果表明,采用CCD传感器的机器视觉方法检测转速过程,在原理和实践上是可行和有效的,实现了转速过程检测的无接触、无损伤、无污染、高精度、便捷快速和自动化。根据机器视觉转速过程检测原理,可以预测,该方法在机械工作机理研究、机械瞬态转矩及功率辨识、机械运行故障诊断等领域有潜在的应用价值。样本采集对CCD摄像机没有特殊的环境、光照和技术性能要求,但其拍摄间隔大小和均匀性需满足排种性能检测的精度要求,选用30Hz 拍摄频率。旋转标志物代表机械旋转的位置,其色彩要求与背景有较大的光学反差,形状为长宽比例较大的矩形,尺寸达60 mm ×10mm即可,以有利于成像和后面的图像处理,转速检测结果对尺寸不敏感。旋转标志物与旋转物粘连主要考虑便捷性,无特殊要求并易于制作。为研究检测方法和考察检测误差,设计并实施了针对排种器的六级转速试验。试验覆盖了排种器可能的转速范围,试验环境条件要求较低,无需特殊照明。去除帧图像里非检测目标过程,将摄入图像的机架、排种器壳体等剔除,从尺寸比例和明度上将旋转标志物从剩余景物中凸显出来。因此,采集图像样本时应尽量考虑规避非检测目标。帧图像灰度化处理过程,使处理后图像中旋转标志物与其余景物及背景在明度上分属两个区域,灰度图特征为双峰分布且谷底明度近似等于零,即以两个区域各自的明度均值差别较大、标准差较小为好。根据色彩和明度的分布特性合理选取了景物灰度变换的算法模型。帧图像二值化处理过程,欲使处理后的图像中仅留下旋转标志物(灰度

全文目录

摘要  5-7
1 绪论  7-14
  1.1 转速检测及其应用  7-8
  1.2 转速检测技术的国内外现状及特点  8-13
    1.2.1 机械式转速检测  8-9
    1.2.2 电机式转速检测  9-10
    1.2.3 磁电传感器转速检测  10
    1.2.4 霍尔传感器转速检测  10
    1.2.5 光电传感器转速检测  10-11
    1.2.6 红外传感器转速检测  11-12
    1.2.7 机器视觉转速检测  12-13
  1.3 主要研究内容和拟解决的关键问题  13
  1.4 研究目标和主要创新点  13-14
2 机器视觉转速检测系统  14-17
  2.1 总体设计  14-16
    2.1.1 系统构成  14-15
    2.1.2 系统配置  15-16
    2.1.3 旋转标志物设计  16
  2.2 转速过程的机器视觉检测  16
  2.3 转速过程机器视觉转速检测样本的采集  16-17
3 转速过程机器视觉检测样本的图像处理及程序设计  17-28
  3.1 转速的视觉检测原理  17-19
  3.2 MATLAB 语言简介  19-20
  3.3 序列图像的获取  20
  3.4 图像预处理  20-26
    3.4.1 背景去除  21-23
    3.4.2 图像二值化  23-25
    3.4.3 图像滤波  25-26
  3.5 特征量提取  26-28
    3.5.1 特征量描述  26-27
    3.5.2 特征量提取  27-28
  3.6 时序转速及角加速度数据的采集  28
4 转速数据的时序分析  28-31
  4.1 转速时域分析  28-30
  4.2 角加速度时域分析  30-31
5 转速过程机器视觉检测方法的精度分析  31-41
  5.1 影响检测精度的因素  31-32
  5.2 转速检测误差的估计  32-41
    5.2.1 转速检测数据预处理  33-34
    5.2.2 模型形式选取  34-36
    5.2.3 模型参数的估计  36-37
    5.2.4 模型适用性检验  37-38
    5.2.5 误差估计  38-41
  5.3 与其它检测方法的比较  41
6 研究总结和结论  41-45
  6.1 主要研究结果  42-44
    6.1.1 转速过程机器视觉检测方法  42-43
    6.1.2 转速过程机器视觉检测方法的应用前景  43
    6.1.3 转速过程机器视觉检测方法的优势和缺陷  43-44
  6.2 尚待研究的问题  44-45
参考文献  45-47
英文摘要  47-48

基于机器视觉的转速过程检测及分析

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