基于HALCON的半轴零件视觉测量系统研究

摘要

电动三轮车的半轴是其动力传输部分的关键部件，半轴零件的制造精度对三轮车的动力输出和行驶安全具有直接影响，因此在生产三轮车半轴的过程中对其尺寸的精确测量尤为重要。现阶段半轴零件的尺寸测量方法主要以工人借助工具进行抽样测量为主，这种测量方式虽然可以满足小批量生产的需求，但却存在速度慢、劳动强度大，测量力损伤工件，以及由于人为主观因素导致测量误差大等问题。 本文采用机器视觉技术对三轮车半轴视觉测量系统进行研究与设计，利用线阵相机对三轮车半轴零件进行表面图像采集，通过图像采集卡将图像数据传输至计算机软件系统，再利用图像处理算法对其数字图像进行处理分析；创新性地将字符识别与基于边缘检测的尺寸测量相结合，利用基于OCR分类器的字符识别算法对其表面的字符进行识别得到半轴的理论尺寸；利用边缘检测算法对其尺寸进行测量得到半轴的实际尺寸，将测量得到的实际尺寸与识别得到理论尺寸进行比较，对半轴零件是否合格做出判断。 本文首先针对半轴零件的检测需求进行了深入分析和研究，在此基础上设计了系统总体方案，并对系统的各部分机械结构进行设计；针对被测轴零件的形状和尺寸等外观特点，设计采用了线阵相机固定、驱动电机驱动轴转动取像的图像采集方案；根据系统需求对系统所需硬件进行了选型；针对高精度的测量需求，选用高分辨率的线阵相机，并通过对相机进行标定和畸变矫降低了系统误差，保证了系统的测量精度。 本文采用目前工业机器视觉领域使用率最高的机器视觉算法软件HALCON进行字符识别和尺寸测量算法的研究与设计。在上述研究成果的基础上开发了半轴零件视觉测量系统，在实际三轮车半轴生产车间对大批工件进行长时间测试，字符识别结果准确，尺寸测量结果满足精度要求，为下一步的研究工作做了铺垫。

目录

声明

1 绪论

1.1 论文选题背景及研究意义

1.2国内外机器视觉测量技术的研究现状和发展趋势

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3 HALCON软件简介

1.4 本文的主要工作和结构安排

2半轴零件视觉测量系统整体方案设计

2.1测量系统的组成

2.2测量系统需求分析

2.2.1检测要求

2.2.2难点分析

2.3测量系统的设计方案

2.4 测量系统的机械结构设计

2.4.1 相机模组的设计

2.4.2 光源的设计

2.4.3 驱动机构的设计

2.4.4 夹紧机构的设计

2.5本章小结

3半轴零件视觉测量系统的主要硬件选型

3.1硬件构成简述

3.2光学系统的选型

3.2.1 光源的选型

3.2.2 打光方式的选择

3.2.3 相机、镜头的选型

3.3 图像采集卡的选型

3.4 工控机的选型

3.5电气控制系统的选型

3.6 本章小结

4 半轴零件视觉测量系统的标定

4.1 相机标定的意义

4.2镜头畸变模型的阐述

4.2.1理想透视模型

4.2.2畸变类型

4.3镜头的畸变校正

4.4 基于HALCON的线阵相机标定算法

4.4.1标定系统硬件组成

4.4.2标定板图像采集

4.4.3标定算法阐述

4.4.4标定结果分析

4.5本章小结

5半轴零件视觉测量系统的算法与软件设计

5.1图像预处理

5.1.1 图像噪声

5.1.2 图像滤波

5.1.3 图像分割

5.2基于OCR分类器的理论尺寸字符识别算法

5.2.1 字符定位、分割

5.2.2 字符识别

5.2.3 识别结果与分析

5.3基于亚像素边缘检测的尺寸测量算法

5.3.1 半轴尺寸测量算法设计

5.3.2 基于HALCON的尺寸测量算法实现

5.4 半轴零件视觉测量系统界面设计

5.5 测量结果分析

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢