基于机器视觉的表面平整度检测方法研究

摘要

随着社会的进步和科技的发展，人们对产品质量和工艺的要求也越来越高。表面的平整度作为产品质量的一个重要方面，也越来越受到消费者和生产者的关注。本文针对镜面和非镜面两种表面分别选取抛光瓷砖和路面对基于视觉技术的平整度检测系统进行了研究。
　　针对被检测面的反射特性，分析并采用了不同光源照射，使两种表面的不平特性凸显出来。考虑摄像头与光源的位置关系以及检测装置与被检测面的相对运动关系，分别设计不同的图像采集方法，获得最佳的图像采集效果。在镜面检测中，采集到点阵投影图像后，先进行几何校正，再提取光斑质心，本文提出抗干扰强的窗口扫描法进行提取，并对提取到的点按照先行后列的顺序排列。分析了瓷砖侧倾对检测结果的影响，提出算法消除影响。通过对不同不平整模式下点阵图像中点阵的分布规律进行分析，提出方向统计法对瓷砖的平整性进行定性的分析与判断，该方法同时考虑对应点的偏移量和偏移方向，先通过偏移量值的大小对偏移点进行筛选，然后对各偏移方向上偏移点的比例进行统计，将得到的结果与不平整模式下的点偏移方向规律比对，若两者分布规律相似则认为被检测砖不平整。非镜面检测中，简化了激光三角测距模型，并推导了对应的路面高程值的计算模型，在模型参数求取过程中需要进行摄像头的标定以及激光线细化的操作，求得参数后计算出高程值，给出平整度指标。通过细化激光线构造出路面网状图，能方便的得到由线段组成的凹凸区域的位置，根据线段的长度将各凹凸区域分离提取出，就可以对每个凹凸区域的尺寸信息进行测量。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状及课题研究意义

1．2．1 瓷砖表面平整度检测国内外的研究现状

1．2．2 路面平整度检测国内外研究现状

1．2．3 课题研究意义

1．3 主要研究工作

1．4 论文章节安排

2 表面平整度检测方法

2．1 表面平整度评价指标

2．1．1 瓷砖表面平整度评价指标

2．1．2 路面平整度评价指标

2．2 表面平整度检测方案

2．2．1 镜面不平度检测方案

2．2．2 非镜面不平度检测方案

2．3 基于视觉的平整度检测系统分析

2．3．1 技术路径分析

2．3．2 关键技术

2．3．3 视觉检测装置

2．3．4 检测系统的软件系统

2．4 本章小结

3 图像采集与预处理

3．1 图像采集

3．1．1 点阵光源图像采集

3．1．2 激光线光源图像采集

3．2 图像预处理

3．2．1 图像二值化

3．2．2 干扰点消除

3．3 摄像机标定

3．4 本章小结

4 点阵光源图像平整度计算

4．1 投影点质心的求取

4．1．1 几何校正

4．1．2 质心坐标的计算

4．1．3 质心点的排序

4．1．4 倾斜影响的消除

4．2 平整度评价

4．2．1 不平整图像缺陷模式分析

4．2．2 光点位移量计算与统计分析

4．2．3 实验结果分析

4．3 本章小结

5 线光源图像平整度计算

5．1 IRI指标计算

5．2 凸起异物或凹陷区的尺寸测量

5．2．1 凸起异物或凹陷路面图像特征分析

5．2．2 区域提取

5．2．3 区域尺寸测量

5．2．4 实验结果分析

5．3 本章小结

6 工作总结与展望

6．1 工作总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间科研项目和研究成果

致谢