本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的金屬毛刺視覺檢測系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

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【摘要】：在機械加工行業(yè)中,毛刺是金屬切削加工中產(chǎn)生的普遍現(xiàn)象之一,直接影響被加工工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度。隨著機械制造業(yè)的發(fā)展,人們對金屬工件產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高,尤其是微小的精密零件。在去除毛刺的工序中,往往需要對所有加工面進行多次的拋光處理,以保證在無監(jiān)督的狀態(tài)下盡量減少毛刺可能出現(xiàn)的概率。為了改進傳統(tǒng)依靠人工的毛刺檢測手段,本文研究利用視覺檢測技術(shù)實現(xiàn)微小型金屬工件邊緣毛刺的在線檢測。FPGA(Field Programmable Gate Array)作為一種可編程、并行處理的硬件平臺在視頻圖像處理領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注,為視覺檢測技術(shù)提供了一種新的處理平臺。本文針對微小型工件邊緣毛刺的在線視覺檢測問題,在FPGA平臺上進行了深入的研究,研究的內(nèi)容主要有下述幾個方面:研究微小型工件圖像的預(yù)處理算法和毛刺檢測算法。分析工件邊緣毛刺的分布特點,利用傳統(tǒng)的邊緣檢測算子實現(xiàn)工件邊緣的提取,利用形態(tài)學(xué)方法來去除邊緣提取后出現(xiàn)的噪聲,降低對毛刺檢測算法的干擾。通過分析工件的邊緣二值圖像,提出一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的邊緣信息異常檢測算法,實現(xiàn)圖像中工件棱邊的毛刺檢測和定位。搭建以FPGA為核心處理器件的視覺圖像采集和處理系統(tǒng),并實現(xiàn)金屬邊緣毛刺檢測算法在FPGA中的穩(wěn)定運行。設(shè)計數(shù)據(jù)采集和緩存模塊,方便圖像的實時緩存和處理。采用并行流水線架構(gòu),使得毛刺檢測算法的各個子算法模塊間可以方便的級聯(lián),大大縮短了時間開銷。最后將檢測結(jié)果顯示在LCD上,實現(xiàn)了金屬毛刺檢測結(jié)果的實時顯示。算法分析和測試結(jié)果表明,本文中基于FPGA的視覺檢測系統(tǒng)在設(shè)定的光照環(huán)境下,能夠很好的定位工件邊緣毛刺的位置,并且對不同形態(tài)的邊緣毛刺的檢測結(jié)果都有很好的魯棒性,達到了預(yù)期的檢測目的。
【關(guān)鍵詞】：FPGA 視覺檢測系統(tǒng) 金屬毛刺 實時圖像處理
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG580.692;TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-16
• 第一章 緒論16-22
• 1.1 課題背景及意義16-17
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.1 機器視覺的概述和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.2 視覺檢測研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 論文的主要任務(wù)和章節(jié)安排19-22
• 1.3.1 論文研究的主要任務(wù)19-20
• 1.3.2 論文的內(nèi)容和章節(jié)安排20-22
• 第二章 FPGA設(shè)計原理和軟件開發(fā)平臺22-32
• 2.1 現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）22
• 2.2 FPGA在圖像處理中的優(yōu)勢22-24
• 2.3 FPGA數(shù)字系統(tǒng)的開發(fā)原理24-27
• 2.3.1 FPGA設(shè)計流程24-25
• 2.3.2 FPGA設(shè)計原則25-27
• 2.4 開發(fā)平臺和系統(tǒng)設(shè)計軟件27-29
• 2.5 時鐘管理單元29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-32
• 第三章 系統(tǒng)整體設(shè)計方案和圖像采集與處理系統(tǒng)設(shè)計32-50
• 3.1 系統(tǒng)整體設(shè)計方案和硬件選型32-35
• 3.1.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)32
• 3.1.2 光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計32-34
• 3.1.3 數(shù)據(jù)緩存器件選型34
• 3.1.4 顯示系統(tǒng)設(shè)計34-35
• 3.2 圖像采集和處理總體結(jié)構(gòu)設(shè)計35
• 3.3 FPGA與攝像頭的接口設(shè)計和圖像采集模塊35-39
• 3.3.1 攝像頭參數(shù)配置和數(shù)據(jù)輸出協(xié)議35-37
• 3.3.2 攝像頭配置模塊設(shè)計37-38
• 3.3.3 圖像采集模塊設(shè)計38-39
• 3.4 FPGA與SDRAM的接口模塊設(shè)計39-45
• 3.4.1 設(shè)計背景和SDRAM概述39
• 3.4.2 SDRAM基本工作原理39-40
• 3.4.3 SDRAM控制器外部接口和總體設(shè)計框圖40-41
• 3.4.4 SDRAM控制器各模塊的設(shè)計41-45
• 3.5 FIFO模塊設(shè)計45-47
• 3.5.1 跨時鐘域問題45-46
• 3.5.2 異步FIFO的FPGA實現(xiàn)46-47
• 3.6 顯示模塊設(shè)計47-49
• 3.6.1 VGA接口時序47-48
• 3.6.2 VGA顯示模塊的FPGA實現(xiàn)48-49
• 3.7 本章小結(jié)49-50
• 第四章 毛刺檢測算法設(shè)計和圖像處理模塊的FPGA實現(xiàn)50-70
• 4.1 金屬毛刺檢測的一般過程50
• 4.2 毛刺檢測算法的設(shè)計50-62
• 4.2.1 圖像預(yù)處理50-60
• 4.2.2 毛刺檢測算法60-62
• 4.3 圖像處理模塊的FPGA實現(xiàn)62-68
• 4.3.1 圖像處理模塊實現(xiàn)架構(gòu)62-63
• 4.3.2 圖像預(yù)處理模塊的實現(xiàn)63-67
• 4.3.3 毛刺檢測模塊的實現(xiàn)67-68
• 4.4 本章小結(jié)68-70
• 第五章 基于FPGA的金屬毛刺在線檢測系統(tǒng)的測試及分析70-78
• 5.1 數(shù)據(jù)緩存模塊測試結(jié)果70-71
• 5.2 圖像處理模塊測試結(jié)果71-72
• 5.2.1 邊緣檢測子模塊測試結(jié)果71
• 5.2.2 形態(tài)學(xué)處理子模塊測試結(jié)果71-72
• 5.2.3 毛刺檢測模塊的測試結(jié)果72
• 5.3 檢測系統(tǒng)的標定72-73
• 5.4 檢測系統(tǒng)的測試結(jié)果及檢測效果73-78
• 5.4.1 預(yù)處理模塊實現(xiàn)結(jié)果73-74
• 5.4.2 毛刺檢測整體效果74
• 5.4.3 檢測系統(tǒng)的資源分析及實際檢測測試74-78
• 第六章 總結(jié)及展望78-80
• 6.1 本文總結(jié)78
• 6.2 展望78-80
• 參考文獻80-84
• 致謝84-86
• 作者簡介86-87

【參考文獻】

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本文編號：800028