基于机器视觉的美标电源线检测系统研发

摘要

电线电缆是输送电能和制造各种电机、电器、仪表所不可缺少的基础器材。美标电源线是国内电线电缆企业生产的产品之一,因布局合理，电气安全设计规范等优势，在美国、加拿大、巴西等国家和地区广泛使用。目前多数国内生产企业使用的检测方法是人工离线检测和工具检测(如显微镜，投影检测仪等传统设备)，这类方法耗费较大人工成本，且精度低，效率不高，并不适用于大规模生产过程。因此这类企业急需一种测量精度高，测量速度快的产品检测方法，以满足高质量生产和高效率检测的要求。本文以美标电源线为研究对象，利用图像处理和机器视觉相关知识，设计了一套基于机器视觉的美标电源线缺陷检测系统，该系统可以对美标电源线进行较完整的检测，对其各种缺陷有较好的检测效果。全文研究内容包括：
　　1）从美标电源线的实际检测项目出发，根据其检测需求，设计了一套美标电源线缺陷检测系统的总体方案，并进行了硬件选型，选取了能满足检测要求的工业相机、光学镜头、光源和工控机等设备，搭建了实验平台。
　　2）对美标电源线缺陷检测用到的数字图像处理技术和算法进行了研究。包括图像降噪处理、阈值分割算法、形态学处理技术、特征提取方法和模版匹配技术等。通过对不同图像处理算法的分析和对比，最终设计了一套针对美标电源线的检测算法，并在每个检测项目的最后阐述了判定图像合格与否的标准。
　　3）畸变校正。本文通过两种方法使镜头畸变产生的检测偏差降到最低：一是在硬件选型过程中选择低畸变率的光学镜头，搭建实验平台时保持相机和物方的平行；二是在软件部分进行像素标定，进行静态重复性和动态重复性分析，使得图像处理产生的数据真实可靠。通过这两种方法共同作用，本系统所得数据的均方差为0.2892个像素，稳定性满足要求。
　　4）美标电源线缺陷检测系统的软件开发。本文通过图像处理软件Halcon和编程开发环境Visual Studio的联合编程，开发了一套检测系统软件，其主界面上有图像获取模块、检测操作模块、图像处理模块和日志信息模块；在菜单栏上分布着相机设置、检测参数设置、串口通讯设置和用户登录设置等功能。此外还画出了检测流程图并进行了实验，通过实验分析，本系统可满足检测要求，能达到较好的检测效果。本系统采用机器视觉代替传统的人工抽样检测和工具检测，可以解决传统检测方法无法全检的缺陷，并能解决人工检测耗时费力的缺点，在提高了检测效率的同时节约了大量人工成本。本系统可以较大程度提高工业生产的自动化水平，必将在加快推进经济结构调整、加快转变经济发展方式的新形势下发挥重要作用。

目录

第一章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2机器视觉与数字图像处理技术

1.3 国内外应用和研究现状

1.4 论文主要内容及章节安排

第二章 美标电源线缺陷检测系统总体方案及硬件选型

2.1 美标电源线检测系统的基本组成

2.2 美标电源线检测系统的硬件选型

2.3 美标电源线缺陷检测系统方案设计

2.4 本章小结

第三章 美标电源线缺陷检测系统的关键图像处理技术

3.1 美标电源线盒盖检测

3.2 美标电源线电线极性检测

3.3 美标电源线端子检测

3.4 本章小结

第四章 基于Halcon的缺陷检测系统标定

4.1 面阵相机的投影模型

4.2 基于Halcon的像素标定过程

4.3 本章小结

第五章 基于机器视觉的美标电源线缺陷检测系统的实现

5.1 美标电源线检测流程

5.2 检测软件的人机交互界面介绍

5.3 实验结果及分析

5.4 误差分析

5.5 本章小结

总结与展望

1.总结

2.展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文及申请的专利

声明

致谢