基于机器视觉的二维复杂轮廓加工对象在线检测系统研究

摘要

机械零件的二维几何形状尺寸的自动测量在工业生产上应用越来越广泛，其检测结果直接关系到生产效率和产品质量问题。随着现代工业的发展和进步，传统的检测手段已不能完全满足现代化工业生产对机械零件测量要求，以实时、在线、非接触检测、高速、高准确率的检测模式是现在制造业检测环节的特点。基于机器视觉的机械零件几何尺寸的检测技术是最近几年研究的热点之一，也是现代化检测技术的发展趋势之一。
　　本文主要对机械制造业中一些常见的关于几何形状较复杂零件、在线加工对象的二维边缘轮廓尺寸测量技术进行分析、研究与总结。研究其通用性和特殊性的，提出并比较各种图像处理的算法原理及优缺点，根据实例验证其实际效果，选取合适的图像处理算法应用到系统研究中。最后，在基于前面的理论研究基础上，开发出一套以我们常见的、具有复杂二维边缘轮廓的钥匙作为检测对象的在线尺寸自动检测及分拣的系统设备。
　　在研究的过程中，主要研究的工作:一、对目标对象的几何形状尺寸测量中常用的图像处理理论与技术进行了研究和总结，如图像的几何校正、灰度化、滤波降噪、兴趣区域分割等预处理技术，在研究的过程中，结合研究的实例进行验证、分析，选取合理的处理方法。二、在对目标对象边缘的检测中，讨论了多种检测算子，并通过实验验证，最后选取Canny算法作为提取被测对象的机械零件的二维轮廓处理算子。三、在提取机械零件的边缘轮廓的特征后，利用直线、圆、多项式等曲线的数学模型进行图像边缘拟合，进行二维边缘轮廓的几何重绘、生成。四、在MATLAB7.0的环境下，对被测目标对象的几何尺寸的测量、标注进行研究。先对其坐标的转换，研究与设计了其标注的方法，实现图像的二维几何尺寸的检测与自动标注。并选取常见的机械零件进行尺寸自动测量、标注来验证算法的可行性。五、把研究的成果成功应用到企业实际生产使用中，用实践证明了其可行性。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 针对机械产品的机器视觉检测技术的概述

1．2．1 机器视觉技术在机械产品中的应用方向

1．2．2 机器视觉检测在机械检测中的优势

1．2．3 未来机械制造业的机器视觉检测发展趋势

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 课题来源

1．5 论文主要内容

1．6 论文结构及安排

1．7 本章小结

第二章 机器视觉检测系统组成及关键技术

2．1 系统的硬件构成与测量原理

2．2 图像处理系统的类型

2．3 图像软件工具

2．3．1 图像语言工具

2．3．2 图像通用工具

2．3．3 图像专用工具

2．4 图像预处理

2．4．1 误差与校正

2．4．2 灰度处理

2．4．3 图像平滑

2．4．4 图像分割

2．5 图像边缘检测

2．5．1 边缘检测原理

2．5．2 常用边缘检测算子

2．6 图像特征提取与检测

2．6．1 机械零件特征介绍

2．6．2 基本Hough变换检测原理

2．6．3 基于曲线拟合的检测

2．7 本章小结

第三章 基于机器视觉的二维复杂轮廓钥匙检测及分拣系统研究

3．1 概述

3．1．1 钥匙自动分拣系统设备研发的背景

3．1．2 检测识别的类型分析

3．2 钥匙在线检测与分拣的方案研究

3．2．1 工件外形特点研究

3．2．2 方案比较与确定

3．2．3 钥匙在线检测及分拣设备系统工作原理

3．3 钥匙送料系统

3．3．1 螺旋式脉冲振动分拣送料设备工作原理

3．3．2 螺旋式脉冲振动分拣送料设备选型

3．3．3 螺旋式脉冲振动分拣送料设备的分拣轨道设计

3．4 机器视觉检测系统

3．4．1 摄像头的标定

3．4．2 图像检测硬件选型与设计

3．4．3 图像处理及检测

3．5 钥匙自动标注与检测软件系统

3．5．1 坐标转换

3．5．2 自动标注的原理与实现

3．5．3 软件系统检测的实现

3．6 钥匙分拣与报警系统

3．7 本章小结

第四章 基于机器视觉的二维复杂轮廓钥匙检测及分拣系统的实现

4．1 设备系统的硬件及软件配置

4．2 设备系统的硬件与软件安装

4．2．1 设备系统的硬件安装

4．2．2 设备系统的软件安装及使用

4．3 设备系统运行调试

4．3．1 设备系统关键参数确定

4．3．2 产品检测及分拣的效果与分析

4．4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文和专利

声明

致谢