基于图像传感器的带材针孔检测装置的设计

摘要

随着全球钢铁工业的复苏，全球钢铁产量和需求量持续增长，板带材作为钢铁工业的主要产品之一，已经成为航天、机械制造、化工等工业必不可少的原材料，然而在连铸、热轧、冷轧等不同工艺生产流程阶段，由子原材料、轧制设备和加工工艺等原因，会导致表面出现多种缺陷，针孔就是其中一种。它不仅限制先进工艺技术的应用，还影响带材生产率的提高，降低了产品的性能，直接影响钢板质量等级。因此就必须对钢板的表面质量进行检测和控制。
　　本文针对上述情况，在分析了现有的针孔检测方法的基础上，设计了一种基于图像传感器的带材针孔检测装置。整个检测装置由两部分组成，包括传感器检测模块和处理模块。CMOS图像传感器作为传感器检测模块的检测传感器，它可以有效地采集到带材表面的图像，通过行扫描的的方式输出有效的图像信息。检测处理模块以STM32系列微处理器作为系统的核心，它可以通过串行总线对CMOS图像传感器进行读写操作，来设置传感器的传输速度、扫描方式等。为了提升整个检测系统的速度，在CPLD中将图像传感器输出的图像信息进行列累加，将图像信息整合为一行输出，微处理器通过DMA传输的方式获取来自CPLD的图像信息。在处理器中对这些信息进行处理，来寻找针孔特征的信息，将其结果通过RS485接口传输给PLC，并可以通过以太网实现上位机对传感器的参数配置、图像的显示和针孔个数计数功能，同时CPLD给CMOS图像传感器提供时序。
　　在此基础上完成带材针孔的检测，最后对系统进行实验调试和验证，实验结果表明系统能够有效地检测到针孔倌息，达到了预期的目标。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外针孔检测技术发展状况

1.3 常用的针孔检测的方法

1.4 基于图像传感器的针孔检测的特点

1.5本文主要研究内容

1.6本文的各章节安排

2 系统总体方案的设计

2.1 针孔检测装置的基本构成机构

2.2 检测装置的检测原理说明

2.3 本章小结

3 系统的硬件设计与实现

3.1 CMOS传感器检测部分

3.2 控制电路

3.3 通讯模块

3.4 电源模块

3.5 光源、镜头和滤光片的简介

3.6 本章小结

4 系统的软件设计

4.1 检测装置软件开发环境介绍

4.2 软件设计整体思路

4.3检测装置的软件设计流程

4.4 本章小结

5 实验结果及分析

5.1 CMOS时序测试实验

5.2 针孔计数测试实验

5.3 结果分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

硕士期间参与科研项目

参考文献