激光切割模切板割缝宽度图像实时检测技术研究

摘要

印刷包装业诸多产品的制造过程中需要用到大量的模切板，激光切割作为目前模切板最主要的加工手段，其对缝宽的要求比较高，目前的切割精度约为0.1mm，但并不能满足高端客户的需求。为了提高激光切割割缝宽度的精度，需要对缝宽进行随动控制，而随动控制的前提是缝宽的实时检测。在实时检测中，切割点处的烧蚀火焰成为检测和提取缝宽信息的主要障碍。
　　本文采用光纤光谱仪测得切割点处的火焰光谱，通过研究光谱数据，有针对的选取近紫外滤光片，消除了火焰干扰;制作了相应波长的LED辅助光源组件，有效提高了割缝图像的对比度;设计并制作了可调节方位的相机支架和辅助光源支架，通过实验研究了其空间方位的组合优化，得到了最佳匹配参数，进一步改善了图像质量;实验表明，实时检测数据的最大绝对误差为0.035mm，平均绝对误差为0.006mm，系统响应时间小于0.067s，可满足相关企业的设计要求。
　　本文还通过数字图像处理的方法，采用CCD相机以旁轴的方式实时采集切割区域图像;将图像送入DSP，由DSP对图像进行增强、滤波、二值化、边缘提取等处理;通过割缝宽度检测算法得到缝宽对应的像素数，结合相机标定实现对实际缝宽的精确测量;通过实验获得了激光切割离焦量与缝宽的线性关系;完成了数据传输和转换的硬件模块制作和软件编写;可用于实现缝宽的随动控制。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题的背景与意义

1．2 激光切割原理

1．3 激光切割板材宽度检控研究现状

1．4 本文的主要研究内容

2 激光切割割缝宽度图像实时检控系统的构建

2．1 拍摄模块分析

2．1．1 图像采集芯片及相机的选取

2．1．2 相机可调节固定装置的设计

2．2 消除火焰光的干扰

2．2．1 干扰信号的测定

2．2．2 滤光波段的选取

2．3 辅助光源模块设计

2．3．1 光源类别的选取

2．3．2 LED光源渡段的选取

2．3．3 光源空间方位的确定

2．4 图像处理模块分析

2．5 电机控制模块分析

2．6 本章小结

3 激光切割割缝宽度图像实时检控机理的研究

3．1 图像处理

3．1．1 图像预处理

3．1．2 图像分割

3．1．3 特征提取

3．2 相机标定

3．3 割缝宽度检测算法

3．4 电机控制算法

3．5 本章小结

4 激光切割割缝宽度图像实时检测实验

4．1 实验材料与设备

4．1．1 切割实验材料

4．1．2 切割设备

4．2 激光切割缝宽在线检测实验分析

4．3 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间申请的专利