基于Linux的激光焊保护镜镜面缺陷检测系统

摘要

现如今的汽车制造生产线上，应用于现代焊装过程的激光焊接技术在线作业时会频频产生熔渣飞溅，飞溅物会随机性地粘附在作业中的激光焊头保护镜片上。由于保护镜片上粘有金属熔溅物，可能导致激光的传递光路受阻，将造成焊体受热不均匀，产生坏焊的现象。目前，由于镜面检测本身难度较大，迄今尚无视觉检测保护镜片的有效方法。同时，基于ARM的嵌入式平台系统具有集成度高、实时性强和系统精简等特点，广泛应用于当下的图像处理系统。本文基于以上需求及嵌入式系统的特点，设计出了一种基于Linux的激光焊保护镜镜面缺陷检测系统。该系统以德州仪器公司的AM437X为核心处理器，通过移植Linux操作系统的方式，对安森美公司的MT9M031图像传感器及其相关设备进行硬件驱动移植，并设计了用于激光焊保护镜镜面缺陷视觉检测算法。 首先，通过大量的现场调研和文献查阅分析了当前汽车生产线上激光焊保护镜镜面存在的问题并具体说明了本系统的创新和应用价值。进而，根据嵌入式系统的功能需求，系统地阐述了该视觉检测系统的整体结构框架、光路和硬件设计方案。设计了基于Linux的激光焊保护镜镜面缺陷检测系统，具体包括：系统采图光路设计、嵌入式系统硬件设计、嵌入式系统开发平台搭建、Linux内核移植、OpenCV库的ARM平台移植、CMOS数字图像传感器及相关设备的硬件驱动移植、图像采集应用程序设计、镜片定位算法设计、镜片缺陷识别算法设计等。同时，对系统采集图像出现椒盐噪声的原因进行探究并制定解决方案。 最后，将图像相关算法集成到系统的图像采集程序中，开发出视觉图像识别与嵌入式系统相结合的镜面缺陷检测系统。通过实验验证系统可行性并详述设计中所遇到的问题及可改进之处。该镜面缺陷检测系统是现在国内首个对汽车生产线上激光焊保护镜片进行缺陷检测的嵌入式系统，对具有图像视觉检测功能的嵌入式系统在汽车生产设备维护领域中的应用具有极其重要的指导意义。

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