基于机器视觉的扬声器装箱缺失检测系统研究

摘要

扬声器在汽车、通信、交通、运输等领域的应用日益广泛。在其生产加工环节中，分层装箱是一道重要的工序。目前行业内普遍采用的人工装箱方式可能发生漏装缺失，造成严重后果。如何将装箱过程中的扬声器缺失检测自动化成为行业内的广泛需求。
　　本课题针对人工分三层装箱的过程，利用机器视觉代替人眼视觉对分层装箱过程中的扬声器进行图像检测，研发了扬声器缺失自动检测系统。同时对扬声器分层装箱机器视觉的检测算法进行了研究，总结出一种适用于扬声器缺失的检测方法，并对自动检测装置的工作原理、硬件系统的结构设计和运动控制系统的设计做了介绍与分析。通过实验验证了所设计自动检测装置的合理性，能够实现对分层装箱的扬声器的缺失检测。
　　针对扬声器分层装箱后在封箱前必须在顶层扬声器上方放置一块硬纸板，以保护扬声器在运输过程中不被损坏。本文还设计出一套自动出纸板机构，确保装箱工艺过程的完整性。本论文研究的主要内容包括:
　　(1)针对扬声器分三层人工装箱过程中的漏装缺失，设计了机器视觉自动检测系统。
　　(2)根据扬声器分层装箱的特点，提出一种基于图像选定区域特征实现装箱层数自动检测的方法，同时，基于当前层每一个子区域的平均灰度实现扬声器的缺失检测，并通过相应的实验验证了该方法的可行性。
　　(3)设计了一套基于三层扬声器装箱前自动覆盖纸板的运动机构，其中包括升降平台，推杆机构和吸盘套装的设计。
　　(4)设计了缺失检测系统的运动控制部分，实现了步进电机的运动控制与电磁阀的协同动作。
　　(5)通过实验验证了检测方法及系统的可行性。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究状况

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 发展趋势

1．3 论文研究的主要内容

1．3．1 检测方法研究

1．3．2 硬件系统设计

1．3．3 软件系统设计

1．4 论文的结构安排

2 基于机器视觉的扬声器装箱缺失检测方法研究

2．1 问题的提出

2．2 检测原理及其关键技术

2．2．1 机器视觉扬声器装箱缺失在线检测原理

2．2．2 图像采集处理方法

2．2．3 装箱层数检测方法

2．2．4 单层扬声器漏装检测方法

2．3 本章小结

3 硬件系统的设计开发

3．1 硬件系统的总体设计

3．2 机械机构设计

3．2．1 总体设计描述

3．2．2 滚珠丝杠螺母副的选型

3．2．3 导轨滑块副的选型

3．2．4 圆法兰的选型

3．2．5 支撑钢板的选型

3．2．6 梅花联轴器的选型

3．2．7 曲柄滑块的设计

3．2．8 轴承座的选择与设计

3．2．9 吸盘套装的设计

3．2．10 电机固定座的选择与设计

3．3．11 铝型材的选择与设计

3．2．12 三角连接块的选择与设计

3．3 机构校核

3．4 图像采集系统设计

3．4．1 总体设计描述

3．4．2 相机的选型

3．4．3 镜头的选型

3．4．4 光源的设计

3．5 运动控制系统的设计

3．5．1 总体设计描述

3．5．2 上、下位机通信

3．5．3 步进电机的选型与校核

3．5．4 步进电机的控制

3．5．5 电磁阀的控制

3．5．6 报警器的控制

3．6 本章小结

4 软件系统的设计和开发

4．1 软件系统的总体设计

4．2 上位机软件设计

4．2．1 上位机通讯模块

4．2．2 通讯校验模块

4．2．3 图像采集模块

4．2．4 图像处理模块

4．3 下位机软件设计

4．3．1 通讯校验模块

4．3．2 电磁阀动作模块

4．3．3 下位机通讯模块

4．3．4 步进电机动作模块

4．4 软件主界面的设计

4．5 本章小结

5 系统试验与结果分析

5．1 试验流程及方法描述

5．1．1 层数检测试验

5．1．2 单层扬声器缺失检测试验

5．1．3 步进电机电磁阀协同动作试验

5．2 试验结果分析

5．3 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

8 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢