大批量小零件自动给料和图像检测系统设计与研究

摘要

零件在大批量、连续自动化生产时，由于各种因素的影响，总会有残次品的存在。传统的人工抽样检测方法，无法保证零件百分百的合格。随着计算机技术的快速发展，利用图像处理技术对零件进行自动检测的方法近年来得到广泛的应用和发展。
　　为了解决零件人工检测效率低、精度低的问题，本文设计开发了一个运用机器视觉技术对大批量小零件自动进行检测、剔除不合格零件的系统。系统的主要功能包括自动给料、图像处理检测、零件传送、废品剔除、系统控制和人机交互。
　　本文主要对系统的自动给料定向功能、系统控制及人机交互功能和图像处理检测功能进行了研究。在对自动给料定向功能的研究中，分析了零件在振动盘螺旋轨道上的受力情况，描述了零件在振动盘中的进给机理，并设计了定向系统，使零件可以按照需要的姿态传送给图像拍摄模块。在系统控制和人机交互的研究中，本系统采用西门子PLC作为系统逻辑控制器，针对系统的逻辑控制需要，设计了PLC外部接线和内部运行程序，为了满足系统的人机交互的功能，运用了触摸屏对系统进行组态，监控系统的工作过程。在图像处理检测功能的研究中，本文通过分析了缺陷零件的特点，提出了检测方法，即首先采用双层链表法实现对零件图像连通区域的标记，然后采用极半径不变矩对零件图像进行形状描述，再与合格零件图像的每个特征对图像中心的标准化欧氏距离以及阈值进行比较，最后通过判断被测零件图像的特征个数以及每个特征的标准化欧氏距离，从而达到检测零件的目的，检测软件由LabView实现。最后，本文运用Pro/E软件对系统进行了三维建模，并实现了整个系统的机构动态仿真。
　　本系统运用PLC可编程逻辑控制器作为系统控制器，机器视觉和图像处理作为检测方法，运用触摸屏和Siemens WinCC组态软件作为监控系统，可以提高整条生产线的自动化程度、降低劳动强度，提高零件检测的产品质量和生产效率。由于系统采用一种非接触的检测方式，可以更好地保证最终产品品质。

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图表清单

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 项目研究背景及意义

1.3 国内外自动检测方式研究现状

1.4 课题来源及研究目标

1.5 研究内容与章节安排

1.6 本章小结

第二章 系统总体方案设计

2.1 引言

2.2 自动检测剔除系统的功能分析

2.3 小零件自动给料和图像检测系统的总体设计方案

2.4 本章小结

第三章 自动给料与定向功能的研究

3.1 引言

3.2 自动给料器的设计

3.3 用于振动式给料器的自动定向机构的设计

3.4 送料器的设计

3.5 本章小结

第四章 零件图像处理与检测研究

4.1 引言

4.2 零件图像处理与检测概述

4.3 零件缺陷的检测原理

4.4 检测实验与分析

4.5图像处理检测软件的设计

4.6 本章总结

第五章 系统逻辑控制与组态监控模块的研究

5.1引言

5.2 系统控制及监控系统的设计

5.3 自动检测系统的三维建模及运动仿真

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本课题的工作总结

6.2 研究尚存在的不足和展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文

附录1