基于机器视觉钻孔检测定位系统研究

摘要

随着社会经济的发展，劳动力的不足逐渐凸显，产业自动化已经成为未来发展一种必然趋势。机器视觉技术由于具有非接触、速度快、高精度的优点，已被应用在国民经济生活中的各个领域。
　　依据某企业对集装箱底板钻孔进行自动改造项目的要求，本文引入机器视觉技术到该项目中。主要从事的工作如下：
　　（1）通过Sobel和Canny边缘检测算子研究，由实验图像表明Canny边缘检测算子对图像进行处理的效果要好于Sobel算子。在对摄像机采集图像进行边缘检测时，采用Canny算子能更好地达到要求。
　　（2）图像在进行匹配时由于采集的标识图像均是结构对称或相似，SIFT算法对结构相似或对称的图像具有较好匹配性能。在对SIFT和其改进算法SURF研究的基础上给出一种新的特征点匹配算法，实验结果表明它能很好地对结构对称或相似的图像进行特征匹配。
　　（3）相机标定技术是能够实现精准定位的关键，文中对三种标定方法进行系统的研究发现：基于交比不变性分步线性标定法的定位精度与Tsai两步标定法和张正友标定法相差无几，但其定位用时要少于后两者。
　　（4）为了进行一步研究机器视觉技术在钻孔系统中的应用，本文设计了一个具有四自由度的测试平台，可完成 X、Y、Z三个方向的平移运动和绕 Z轴的旋转运动；以 F2812处理器为核心设计了一个电机控制电路；以 CPLD为核心设计了一个4路编码器解码电路。完成了图像处理的软件设计和DSP控制程序的设计。实验结果表明该设计具有可行性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目的和内容

第二章 视觉检测定位原理方法研究

2.1 数字图像

2.2 数字图像处理的基本步骤

2.3 图像特征提取

2.4 形状上下文的图像匹配

2.5 本章小结

第三章 匹配算法研究

3.1 图像匹配中的一些问题

3.2 算法理论

3.3 相关的实验结果与分析

3.4本章小节

第四章 摄像机标定技术的研究

4.1 引言

4.2 摄像机的成像模型

4.3 优化参数

4.4 摄像机的标定方法

4.5 基于交比不变性的线性标定算法

4.6 摄像机标定

4.7 小结

第五章 基于视觉技术的检测和定位系统的设计

5.1 系统基本的组成

5.2 系统的硬件

5.3 系统的软件设计

5.4 DSP控制系统设计

5.5 功能测试

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果