基于机器视觉的电缆绞线质量检测的研究

摘要

电线电缆是国民经济部门不可缺少的重要配套产品，从超高压输电线路到各种微电机，人们生产和生活各个环节都离不开电线电缆。电线电缆品种繁多、量大而面广，许多品种还被列入国家电工产品安全认证的产品范围。大体上看，目前国内电线电缆的质量水平明显低于国外，国内生产厂家达数千家，用户涉及各行各业各个系统。质量参差不齐，大量厂家生产劣质电线电缆；因电线电缆的问题导致火灾或者其他安全事故的事例时有发生，所以对电缆绞线的检测非常重要。本文利用了机器视觉技术对电缆绞线质量进行检测与研究，制订了一套可行的质量检测方案，本方案基于Windows系统，C++，以Microsoft Visual Studio 2010开发工具，以MATLAB为辅助研究工具，利用OpenCV计算机视觉处理库进行检测算法与界面的设计，最终基本解决电缆绞线检测的问题。 本文针对电缆绞线生产线中经常出现的质量问题，根据电缆线合格的国际标准，对电缆线质量检测算法经行研究，对各种检测算法进行测试，最终确定合适的算法。同时也提出基于机器视觉电缆绞线的质量检测的设计方案。首先，为了采集到高质量图片，配置好光源，搭建好图像采集的良好环境。再调用多个摄像头对电缆绞线进行多方位的图像采集并通过数据线传输到PC。然后对图像进行滤波去噪、腐蚀、膨胀、Canny边缘检测、轮廓提取等处理，接着分别运用最小距离法、最小二乘法、霍夫变换等直线检测算法对电缆绞线表面轮廓进行提取。最后，运用本文研究的油污检测、起灯笼散股检测、直径检测、断线检测等算法或思路对采集到的图像进行检测，最终达到对电缆绞线在线检测的目的。除此之外还对电缆绞线表面进行三维重建研究，取得了一定的成果。 本文主要完成了电缆绞线生产线中常见跳线、散股、油污、断股、直径的在线检测。通过模拟工业环境，对电缆绞线进行测试，实验表明该方案可以基本解决电缆线在线质量检测的问题。

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摘要

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2机器视觉的发展与应用

1.3机器视觉质量检测国内外研究现状

1.4本课题研究的主要内容

1.5本章小结

第二章 系统的整体设计方案

2.1检测目标的介绍

2.1.1外观质量检测指标

2.1.2尺寸质量检测指标

2.2系统的硬件设计

2.2.1工业相机

2.2.2镜头的选择

2.2.3光源的选择

2.3检测系统的软件设计

2.4本章小结

第三章 系统中图像处理技术

3.1图像处理概述

3.2图像预处理

3.2.1图像增强

3.2.2图像滤波增强

3.3阈值分割

3.4形态学图像处理

3.5图像特征提取

3.6三维重构

3.6.1相机成像模型

3.6.2相机畸变

3.6.3双目测量

3.6.4旋转矩阵与平移向量

3.6.5相机标定总结

3.6.6单目标定

3.6.7立体标定与矫正

3.6.8立体匹配与三维坐标计算

3.7本章小结

第四章 电缆绞线质量检测算法研究与实验

4.1图像处理平台搭建

4.1.1Microsoft Visual Studio介绍

4.1.2 OpenCV介绍

4.1.3Microsoft Visual Studio和OpenCV安装与配置

4.2图像采集环境的配置

4.3图像采集与矫正

4.4图像预处理

4.5纹理提取

4.6电缆绞线油污检测

4.6.1油污检测算法框架

4.6.2油污检测实验及其分析

4.7电缆绞线直径测量

4.7.1直径测量算法框架

4.7.2直径检测实验及其分析

4.8电缆绞线散股、起灯笼检测

4.8.1散股、起灯笼检测算法框架

4.8.2散股、起灯笼检测实验及其分析

4.9电缆绞线断股检测

4.9.1断股检测算法框架

4.9.2断股检测实验及其分析

4.10电缆绞线表面信息的重构

4.11本章小结

第五章 电缆绞线质量检测系统的界面设计与优化

5.1界面设计整体功能框架

5.2本章小结

第六章 总结与展望

6.1工作总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录

附录1 部分检测功能（污点检测）代码

附录2 攻读硕士学位期间申请发明专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目