本文關(guān)鍵詞：基于機(jī)器視覺的工件尺寸檢測系統(tǒng)研究　出處：《長春工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：尺寸測量是獲得數(shù)據(jù)的重要方法,也是衡量產(chǎn)品是否合格的重要技術(shù)手段。傳統(tǒng)的尺寸測量方法是人工手動測量,其耗時費(fèi)力且精度不高。隨著技術(shù)的發(fā)展,手動測量精度及效率已經(jīng)不適應(yīng)工業(yè)自動化,尤其是高精度產(chǎn)品的要求。隨著機(jī)器視覺的發(fā)展,視覺檢測技術(shù)得到了不斷發(fā)展,它具有精度高、速度快、非接觸等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)現(xiàn)場得到了廣泛應(yīng)用,具有廣闊的發(fā)展前景。本文以齒輪為研究對象,以機(jī)器視覺基本原理和數(shù)字圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ),從提高齒輪數(shù)據(jù)檢測精度入手,對齒輪檢測系統(tǒng)搭建及采集以及軟件設(shè)計(jì)、圖像預(yù)處理技術(shù)、邊緣檢測技術(shù)、亞像素細(xì)分、相機(jī)標(biāo)定進(jìn)行了詳細(xì)分析,實(shí)現(xiàn)了齒輪數(shù)據(jù)的精確測量。主要研究內(nèi)容有:首先,完成了機(jī)器視覺工件尺寸檢測系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)。按照齒輪尺寸檢測的具體要求,簡要介紹了硬件的性能,同時進(jìn)行了設(shè)備選型,在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中搭建了所用的檢測平臺,并且獲得了齒輪圖像。在軟件方面,利用MATLAB圖形用戶界面設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)齒輪圖像處理界面,并詳細(xì)介紹了該界面的設(shè)計(jì)流程及處理過程。其次,對采集到的齒輪圖像進(jìn)行預(yù)處理。采集到的圖像不可避免的含有不同程度的噪聲,對圖像進(jìn)行濾波處理以得到有利于邊緣檢測的圖像。針對齒輪圖像二值化分割方面,利用OTSU法獲取閾值,進(jìn)而對圖像進(jìn)行分割。然后,齒輪圖像邊緣檢測及亞像素細(xì)分算法研究。針對邊緣檢測方面,通過對經(jīng)典邊緣檢測算法分析,并利用標(biāo)準(zhǔn)Lena圖像進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比,選用Canny算子提取齒輪圖像的邊緣。邊緣檢測算法得到的精度較低,利用亞像素邊緣檢測算法細(xì)分邊緣,從而提高邊緣定位精度。采用Zernike矩亞像素算法進(jìn)行邊緣細(xì)分,然后優(yōu)化了一些數(shù)據(jù),通過兩組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證改進(jìn)算法的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)算法能夠更加有效地檢測出圖像的邊緣,提高了定位精度。最后,攝像機(jī)標(biāo)定和尺寸測量結(jié)果及誤差分析。利用標(biāo)定板得到了計(jì)算齒輪尺寸所需要的標(biāo)定系數(shù)。利用搭建好的硬件平臺和設(shè)計(jì)好的軟件系統(tǒng)完成齒輪圖像的處理過程,得到齒輪尺寸數(shù)據(jù)。詳細(xì)分析了可能影響尺寸檢測精度的誤差因素。本文設(shè)計(jì)的基于機(jī)器視覺的工件尺寸檢測系統(tǒng),能夠精確檢測出齒輪的各個尺寸數(shù)據(jù)信息。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,本文算法能夠滿足檢測精度以及速度的要求,是一種有效的檢測算法。該系統(tǒng)能夠提高工業(yè)現(xiàn)場的檢測效率,具有一定的理論和實(shí)用價(jià)值。
[Abstract]:Dimension measurement is not only an important method to obtain data, but also an important technical means to measure whether the product is qualified. The traditional measurement method is manual measurement, which is time-consuming and low precision. With the development of technology. Manual measurement accuracy and efficiency have not been adapted to the requirements of industrial automation, especially high-precision products. With the development of machine vision, visual inspection technology has been continuously developed, it has high accuracy and fast speed. Non-contact has been widely used in industrial field and has a broad prospect. This paper takes gear as the research object, based on the basic principles of machine vision and digital image processing technology. In order to improve the accuracy of gear data detection, this paper analyzes in detail the construction and acquisition of gear detection system and software design, image preprocessing technology, edge detection technology, sub-pixel subdivision, camera calibration. The main research contents are as follows: firstly, the hardware and software design of the machine vision workpiece size detection system is completed, according to the specific requirements of gear size detection. This paper briefly introduces the performance of hardware, at the same time carries on the equipment selection, sets up the testing platform in the laboratory environment, and obtains the gear image. In the aspect of software. The gear image processing interface is designed by using the MATLAB graphical user interface design tool, and the design flow and processing process of the interface are introduced in detail. Secondly. The gear image is preprocessed. The image inevitably contains different degrees of noise. The image is filtered to get the image which is favorable for edge detection. In the aspect of binary segmentation of gear image, the threshold is obtained by OTSU method, and then the image is segmented. Then the image is segmented. Gear image edge detection and sub-pixel subdivision algorithm research. For edge detection, through the analysis of classical edge detection algorithm, and use standard Lena image for experimental comparison. Using Canny operator to extract the edge of gear image, the accuracy of edge detection algorithm is low, and sub-pixel edge detection algorithm is used to subdivide the edge. In order to improve the accuracy of edge location, the Zernike moment sub-pixel algorithm is used to subdivide the edge, and then some data are optimized. The effectiveness of the improved algorithm is verified by two groups of experiments. The experimental results show that the improved algorithm is effective. The improved algorithm can detect the edge of the image more effectively and improve the positioning accuracy. Finally. Camera calibration and dimension measurement results and error analysis. Calibration coefficients needed to calculate gear dimensions are obtained by using calibration plate. Gear image processing is accomplished by using built hardware platform and designed software system. Cheng. The gear dimension data are obtained and the error factors that may affect the accuracy of the dimension measurement are analyzed in detail. A workpiece dimension detection system based on machine vision is designed in this paper. Can accurately detect the gear dimensions of the data information. Through experimental verification, the algorithm can meet the detection accuracy and speed requirements. The system can improve the detection efficiency of industrial field and has certain theoretical and practical value.
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;TG86

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本文編號：1412622