组合光源与图像处理算法在工件表面缺陷检测中的应用

摘要

为了不断提高产品质量和生产效率，金属工件表面缺陷在线自动检测技术在生产过程中显得日益重要。本课题的研究对象是金属镀层工件表面上的多种随机缺陷，目的是把有缺陷的工件检测出来，分选出来，从而实现质量检测的目的。 针对本课题不同金属镀层工件表面强反射程度不同和工件表面缺陷种类繁多、位置随机等的具体情况，以及工件缺陷检测过程中不能出现缺陷工件漏检的要求，结合表面检测技术发展并在技术上力图创新及结果上力图经济实用的目的，设计了一套能够实现对金属工件表面缺陷进行双面、高速、高分辨率的自动检测系统。 检测系统以视觉检测理论为检测原理，软件设计以模块化为设计思想，主要完成以下工作： 1．针对本系统中金属镀层工件的强反射特性，充分考虑了照明技术对缺陷检测的影响，研究了多种照明方式的检测效果，最终为检测系统设计了高角度照明和低角度照明的组合方式的照明光源。 2．阈值选取模块引入大津阈值分割法，工件阈值和缺陷阈值采用两次分别选取阈值，并针对本系统采集到的工件缺陷图像情况对大津阈值分割法进行了有效的改进。 3．缺陷识别模块针对不同缺陷形状的区别，编写算法求出缺陷的一组形状描述特征参数，设计了二叉树分类器，判别规则采用相互独立的不同特征参数的组合，通过大量的实验，得到缺陷识别的特征参数分割阈值，对缺陷类型进行了准确的识别。 4．完善了软件系统，对软件系统进行了大量地测试，避免了重复性计算，防止内存泄露，提高了软件的稳定性和高效性。 5．缺陷检测软件设计了去光圈的灵敏度系数和缺陷检测的灵敏度系数，软件系统可以针对不同形状，不同镀层的工件表面方便地调整这两个系数以适应系统的技术要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2视觉检测技术的发展趋势

1.3视觉检测技术的国内外现状

1.4本论文研究的主要内容

1.5论文的主要工作

第二章表面缺陷检测系统综述

2.1表面缺陷检测系统需检测的缺陷类型

2.2表面缺陷检测系统的整体设计方案

2.2.1表面缺陷检测原理

2.2.2表面缺陷检测系统的硬件系统

2.2.3表面缺陷检测系统的软件系统

2.3本章小结

第三章缺陷检测系统中照明系统的设计

3.1检测系统中的光源概述

3.1.1视觉检测系统中光源的特性参数

3.1.2视觉检测系统中的常用光源

3.1.3 LED光源的特性

3.2视觉检测系统中照明技术的研究

3.2.1光源的照射方式

3.2.2照明技术对视觉检测的影响

3.2.3缺陷检测中照明方式的研究

3.3组合光源的设计

3.3.1工件与镜头垂直距离的设定

3.3.2组合光源结构的设计

3.3.3 LED光源的设计

3.3.4 LED光源驱动电路的设计

3.3.5组合光源的检测效果

3.4本章小结

第四章阈值选取模块设计

4.1常用的阈值选取方法

4.1.1迭代阈值分割法

4.1.2最大熵值阈值分割法

4.1.3最大方差阈值分割法

4.2本系统采用的阈值分割方法

4.2.1大津阈值分割法的改进

4.2.2缺陷检测灵敏度系数的设计

4.3本章小结

第五章缺陷识别模块设计

5.1缺陷图像的测量

5.1.1缺陷图像的标记

5.1.2缺陷图像特征参数的测量

5.2缺陷识别模块

5.2.1二叉树分类器特点

5.2.2本系统二叉树的设计

5.3本章小结

第六章实验结果及分析

6.1系统操作界面

6.2各种缺陷检测实验及其精度分析

6.2.1各种缺陷的检测实验数据

6.2.2实验数据的误差分析和精度分析

6.3缺陷检测系统测试实验

第七章总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致 谢