铝箔复卷机运动仿真分析及表面缺陷检测系统研究

摘要

铝箔复卷机作为铝箔产品生产线的主要核心设备，是决定铝箔产品质量及其生产效率的关键，铝箔复卷机的生产效率及其铝箔产品表面质量检测受到了铝箔行业的关注，设计一台自动化的铝箔复卷机和相应的检测设备成为各大企业追求的目标。针对铝箔复卷机在运转时产生的震动以及核心组件的快速磨损等问题，本文对铝箔复卷机顶料心轴组件进行了运动仿真分析和优化。针对铝箔表面缺陷检测的快速性、准确性、实时性要求，本文采用理论结合实验的方法，对铝箔表面缺陷检测的算法进行了深入研究，本文的主要内容包括:
　　基于主模型技术，对铝箔复卷机进行了三维建模，并基于运动学原理对铝箔复卷机顶料心轴组件进行了运动学建模，通过对核心组件的仿真优化，解决了铝箔复卷机在运转时产生的震动以及核心组件的快速磨损等问题。
　　针对CCD相机在获取铝箔图像过程中噪声的干扰以及运动铝箔图像模糊问题，对去噪、模糊图像复原等图像预处理算法进行了研究，通过对比传统的去噪算法和小波包去噪算法的处理结果，得到了铝箔去噪的最佳算法，解决了铝箔缺陷检测中噪声的影响。本文在维纳滤波的基础上提出了参变维纳滤波，很好解决了运动铝箔图像的模糊问题。
　　针对铝箔表面缺陷特征的提取，通过对比传统的边缘检测算法和基于提升小波的边缘提取算法的处理效果，选择出适用于铝箔污块缺陷检测的算法，并对铝箔划痕缺陷的检测算法进行了研究，通过这些算法得到了铝箔表面缺陷的边缘特征，完成了缺陷特征的提取。
　　采用基于blob算法的铝箔缺陷形态学分析，确定了铝箔缺陷参数，并通过实验验证了铝箔缺陷检测算法的快速性、准确性、实时性，最后确定了适用于铝箔缺陷检测系统的铝箔复卷机的最大复卷速度。

目录

声明

致谢

摘要

1．绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 铝箔复卷机国内外发展现状

1．2．2 机构运动仿真技术国内外研究现状

1．2．3 表面图像检测技术国内外研究现状

1．2．4 缺陷检测技术国内外研究现状

1．2．5 铝箔缺陷检测算法国内外研究现状

1．3 本文研究内容和章节安排

1．4 本章小结

2．铝箔复卷机核心组件运动仿真分析

2．1 铝箔复卷机运动学建模

2．1．1 铝箔复卷机传动系统

2．1．2 基于主模型技术的复卷机楚模

2．1．3 核心组件顶料心轴的运动学建模

2．1．4 顶料心轴的运动学分析

2．2 铝箔复卷机核心组件运动学仿真分析

2．2．1 顶料心轴组件运动学仿真流程

2．2．2 顶料心轴组件运动约束

2．3 核心组件运动学仿真结果分析

2．3．1 顶料心轴组件运动规律分析

2．3．2 顶料心轴组件受力分析

2．4 本章小结

3．图像预处理算法在铝箔缺陷检测系统中的应用

3．1 铝箔缺陷检测原理与流程

3．2 铝箔缺陷图像的噪声描述

3．2．1 噪声的来源与分类

3．2．2 铝箔缺陷噪声模型

3．3 铝箔缺陷图像的去噪方法

3．3．1 铝箔模糊图像复原

3．3．2 传统的铝箔缺陷去噪算法及其实验分析

3．3．3 小波包铝箔缺陷去噪算法及其实验分析

3．4 图像差分算法在铝箔缺陷检测系统中的应用

3．5 本章小结

4．铝箔缺陷检测算法研究

4．1 基于边缘检测的铝箔缺陷图像分割

4．1．1 传统边缘检测算法对铝箔缺陷的边缘检测

4．1．2 基于提升小波的铝箔缺陷边缘检测算法

4．2 基于区域的铝箔缺陷图像分割

4．2．1 阈值分割法在铝箔缺陷检测中的应用

4．2．2 区域提取法在铝箔缺陷检测中的应用

4．3 基于改进的线检测模版在划痕检测中的应用

4．4 本章小结

5．铝箔缺陷特征的提取与分类

5．1 基于blob算法的铝箔缺陷形态学分析

5．1．1 数学形态学的基本原理

5．1．2 数学形态学在铝箔缺陷检测中的实验分析

5．2 铝箔缺陷参数的确定

5．3 本章小结

6 铝箔缺陷检测系统实验台的搭建与实验分析

6．1 铝箔缺陷检测系统的硬件设计

6．1．1 光源的选择

6．1．2 CCD相机的选择

6．1．3 滤光片的选择

6．1．4 计算机的选择

6．1．5 图像显示屏的选择

6．2 铝箔缺陷检测系统的软件设计

6．3 铝箔缺陷在不同速度下的检测及其实验结果分析

6．4 本章小结

7 总结与展望

7．1 论文总结

7．2 后续工作展望

参考文献

作者简介及攻读学位期间的学术成果