基于机器视觉的变速箱零件装配防错检测技术研究

摘要

视觉检测是智能制造领域中一个重要的研究课题。与传统的人工检测方法相比，使用机器视觉技术进行变速箱装配过程中的质量检测具有智能化、柔性化、高度自动化的特点，可满足大批量生产时对于稳定性与可靠性的要求，具有极大的实际应用价值。
　　针对智能制造形式下的变速箱零件装配质量检测需求，设计研发了基于机器视觉的变速箱零件装配检测系统。根据变速箱装配过程中的特点，以数字图像处理为基础，通过图像特征提取和基于支持向量机的识别检测算法，实现对变速箱零件装配正确性的快速检测。系统可用于装配过程中的质量控制，防止关键部件的错装、漏装，能有效解决变速箱常规检测中的装配缺陷存在多样性的问题，保证检测的准确性、实时性。本论文的主要内容如下:
　　通过对视觉检测系统的分析，进行系统的总体设计，明确了视觉检测方案。为保证高质量图像的获取，针对装配件的特性，设计出了效果较佳的光源照明方案;对图像采集系统中的工业相机、光学镜头等硬件，进行了关键参数的计算，并以此为基础，结合检测工位的设计，搭建出视觉检测系统硬件实验平台。
　　对视觉检测算法进行了研究。系统选择高斯滤波快速有效的去除了目标图像中的噪声，采用Otsu全局阀值法进行了图像分割，通过优化几何形状特征的提取，生成具有装配缺陷针对性的高效识别特征。提出以支持向量机为核心的视觉检测算法，结合SVM多级二叉树的多类别分类策略，有效的解决了变速箱装配过程中合格类与缺陷种类的快速判别检测问题，实现变速箱装配质量的检测。
　　在Visual Studio2010的集成开发平台上，以开源的计算机视觉库OpenCV作为辅助的图像处理算法函数库，开发出视觉检测软件。最后，在实验室条件下对视觉检测系统进行检测实验，取得了较好的结果。并对影响检测结果的关键因素进行了分析，为后续的研究改进指明了方向。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 机器视觉技术概述

1．3 机器视觉在制造领域的国内外研究概况

1．4 本课题的研究内容及安排

1．4．1 本课题主要的研究内容

1．4．2 论文结构安排

第二章 变速箱视觉检测系统分析及设计

2．1 变速箱视觉检测系统分析

2．1．1 工作原理及检测内容

2．1．2 系统性能要求

2．2 系统总体方案设计

2．2．1 视觉检测方案

2．2．2 视觉系统检测流程

2．3 视觉检测系统硬件设计

2．3．1 光源照明系统

2．3．2 工业相机

2．3．3 光学镜头

2．3．4 检测工位设计

2．4 视觉检测系统软件设计

2．5 本章小结

第三章 视觉检测中的图像处理

3．1 数字图像处理概述

3．2 图像平滑处理

3．2．1 均值滤波

3．2．2 中值滤波

3．2．3 高斯滤波

3．3 图像分割

3．3．1 图像分割算法

3．3．2 目标图像的阀值分割算法

3．4 图像特征提取

3．4．1 图像特征

3．4．2 图像特征选择及提取

3．5 本章小结

第四章 变速箱视觉检测算法研究

4．1 图像模式识别

4．1．1 图像模式识别概述

4．1．2 图像模式识别算法分析

4．2 基于支持向量机的视觉检测算法

4．2．1 支持向量机

4．2．2 支持向量机分类器设计

4．2．3 支持向量机的实现

4．3 本章小结

第五章 视觉检测系统实验及分析

5．1．1 系统软件开发环境

5．1．2 变速箱视觉检测系统框架

5．2 视觉检测系统实验

5．3 视觉检测系统误差分析

5．3．1 系统外部工作环境的影响

5．3．2 硬件设备对检测结果的影响

5．3．3 视觉检测系统软件部分的影响

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 研究总结

6．2 课题展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况