基于线阵CCD钢板表面缺陷检测系统的研究

摘要

钢板表面缺陷在线检测技术是钢铁企业控制和提高产品质量的重要技术手段。高速图像采集、处理系统是在线检测系统中亟待解决的一个难题。目前，基于机器视觉的钢板表面缺陷检测方法已成为国内外在该领域的研究热点。在对比了三种主流机器视觉检测方法的基础上，本文确立了线阵CCD扫描检测方案以满足高速、宽幅面、高分辨率的检测要求。为了实现高速、实时检测，本文应用复杂可编程逻辑器件来实现CCD驱动时序的产生、数据采集处理电路各模块的同步和协调以及与上位机的通讯。为了实现高速传输，在本采集系统中采用增强型并口(EPP)来传输数据，它具有传输速率高、编程简单的特点，非常适合线阵CCD的数据传输。实践表明，该设计方案高效、可行。论文主要完成了以下工作：
　　在理论分析的基础上，提出了结合线阵 CCD扫描技术、可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)技术和增强型并口(EPP)技术的计算机实时测量钢板缺陷的方案。
　　设计了缺陷测量仪的CCD积分可调的驱动电路模块、数据采集模块、数据缓冲模块和计算机接口模块。电路中采用了现场可编程数字逻辑器件作为硬件设计载体，有利于电路板的调试和小型化。
　　根据表面缺陷特点和硬件实现算法的要求，对光照补偿、图像平滑、边缘增强和区域分割等有效处理算法进行了深入的研究。针对FPGA硬件的特点，本文采用串行的设计方案实现了8阶FIR低通滤波器的设计，并用MATLAB对仿真结果进行了分析，结果表明所设计的FIR数字滤波器功能正确。

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第1章 绪论

1.1 研究的目的和意义

1.2 计算机视觉检测方法的国内外研究概况

1.3 CCD检测方案的确立

1.4 系统结构

1.5 光电编码器

1.6 光学系统设计

1.7 课题的主要内容

第2章 线阵CCD驱动系统设计

2.1 CCD的结构及工作原理

2.2 传统CCD驱动电路设计的方法

2.3 CPLD技术以及VHDL语言

2.4 TCD1501C驱动时序脉冲设计

2.5 本章小结

第3章 基于EPP的视频信号采集系统的设计

3.1 增强型并行口(EPP)

3.2 数据采集系统结构

3.3 视频信号预处理电路

3.4 A/D的选择及工作过程

3.5 数据缓冲原理及FIFO芯片选择

3.6 核心逻辑控制电路

3.7 数据采集电路工作过程

3.8 本章小结

第4章 基于FPGA的高速图像处理

4.1 处理算法流程分析

4.2 图像校正与噪声模拟

4.3 图像增强

4.4 区域分割

4.5 低级处理算法的实现

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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