H型钢在线测量系统中视觉传感器信号处理技术研究

摘要

伴随着我国经济的高速发展，汽车、房地产和机械制造等行业对于钢铁需求量日益增大，H型钢作为在上述行业中应用极广的特殊型材，其产量逐年增加。然而，由于H型钢截面复杂，跨度范围大，测量起来十分困难，一般不能对其进行在线精确的测量，而当产品脱离生产线冷却后再进行测量，将很难再次对其外形进行改变，可见，H型钢的快速准确测量已经成为企业提高生产效率和控制产品质量的技术瓶颈。视觉检测技术以其非接触、速度快、系统柔性好和易于实现在线测量等特点，能够很好的满足H型钢的测量需要。视觉传感器作为在线测量的前端部件，是后端部件的信息来源，在整个在线测量中占有十分重要的地位。 本文依据H型钢的尺寸测量要求，基于线结构光激光传感器的测量原理，以视觉传感器为主要研究对象，主要完成了以下几部分工作： 1.初步设计了H型钢在线测量系统的总体结构，并根据测量系统的总体要求及视觉传感器的发展趋势，制定了视觉传感器的总体设计方案，构建了视觉传感器模型。 2.将视觉传感器划分为成四个功能模块，并在确定各个模块的具体实现方案的基础上，绘制系统电路原理图以及四层电路板。 3.依据模块相应的功能要求，设计完成FPGA的程序开发，并利用ISE软件对其功能进行仿真验证。 4.根据数据处理要求，设计实现基于DSP的二维卷积和快速傅立叶变换，并在DEMO板上完成仿真验证工作。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2视觉检测技术

1.2.1计算机视觉与视觉检测技术

1.2.2视觉检测技术的应用

1.3型材尺寸测量技术

1.3.1基本测量方法

1.3.2国内外发展现状

1.4本课题的意义及主要工作

1.4.1本课题的意义

1.4.2主要工作

第二章 传感器的总体设计及基本原理

2.1 H型钢在线测量系统的总体设计

2.1.1基本测量原理

2.1.2图像采集单元

2.1.3传感器的防护

2.2视觉传感器

2.2.1视觉传感器的一般结构

2.2.2视觉传感器的设计

2.3数字信号处理

2.3.1数字信号处理概述

2.3.2数字信号处理的优点

2.4本章小结

第三章 视觉传感器的硬件设计

3.1芯片选型

3.1.1图像传感器的选型

3.1.2 FPGA的选型

3.1.3 DSP的选型

3.1.4其他芯片

3.2视觉传感器的硬件设计

3.2.1图像传感器

3.2.2采集模块

3.2.3处理模块

3.2.4传输模块

3.2.5硬件电路板

3.3本章小结

第四章 视觉传感器中图像采集的软件设计

4.1 FPGA的设计开发流程

4.2 ISE软件综述

4.3 Verilog HDL简介

4.4图像采集模块的软件设计

4.5本章小结

第五章 视觉传感器中图像处理的设计实现

5.1概述

5.1.1图像去噪的方法

5.1.2图像的特征检测

5.2二维卷积及相关算法的实现

5.2.1一维卷积及其DSP实现

5.2.2二维卷积及其实现

5.3快速傅立叶变换(FFT)的设计实现

5.3.1快速傅立叶变换的基本原理

5.3.2快速傅立叶变换的DSP实现

5.4本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

附录

致谢