基于机器视觉的机械零件二维尺寸检测系统研究

发布时间：2017-10-04 01:35

  本文关键词：基于机器视觉的机械零件二维尺寸检测系统研究

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【摘要】：中国早就有“世界制造工厂”的称号,机械加工行业更是制造业中的重要基础行业。为了保证机械零件的质量,检测是必不可少的环节,而对于机械零件的检测很多时候都是针对零件的二维轮廓尺寸进行检测。以卡尺、量规等为代表的传统检测工具在精度、速度等方面越来越难以满足需求,目前基于机器视觉的机械零件尺寸检测技术已成为主流的发展方向,该方法具有非接触、高精度、检测速度快等优点,和传统的检测方法相比具有明显的优势。但是在图像尺寸测量领域,目前国内和国外发展水平相比还存在较大差距,市面上绝大部分图像尺寸测量系统都是国外公司产品,并且价格昂贵,特别是小公司难以购买使用,所以迫切需要国内各高校、研究机构、相关企业进行相关的研究,开发出具有自主知识产权并且性价比高的产品,以赶超国外先进水平,这对于促进国内机器视觉技术的发展、减轻企业购买设备支付负担等具有重大意义。本文的研究内容主要涉及到以下几个方面:像素级和亚像素级边缘提取算法;直线、圆和圆弧的自动定位和识别算法;批量机械零件实现尺寸自动检测方法。本课题采用了数字相机、远心镜头和平行背光源、同轴光源等搭建了硬件系统,并开发了基于VC++和Open CV的软件系统。首先,分析了几种经典的像素级边缘提取方法,由于基于形态学边缘检测算法具有速度快、能获得单像素连续边缘的优势,本文采用了形态学边缘检测算法,在得到像素级边缘之后再利用基于正交多项式的拟合进行亚像素级的边缘定位。然后分析了基于Ramer算法的轮廓分割方法和基于Hough变换的几何基元识别方法,这两种方法均存在误判、缺乏稳定性、输入参数难以控制等缺陷,本文利用了被测零件的DXF文档,并结合了被测零件影像边缘轮廓的距离变换图像准确无误地实现了几何图元的定位和识别。最后为了实现批量零件的自动检测,本文将检测项目的设置过程以检测模板文件的方式保存起来,之后便可以调用检测模板实现零件尺寸的自动检测。最后一章,本论文对测量系统进行了分析,该系统的各项指标如偏倚、线性、重复性等均达到了预期,结果表明本课题开发的基于机器视觉的机械零件尺寸检测系统具有较好的工程应用前景。
【关键词】：机器视觉 尺寸检测 亚像素边缘提取 距离变换 轮廓匹配
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 机器视觉10-12
• 1.1.1 机器视觉概述10-11
• 1.1.2 机器视觉理论的发展11
• 1.1.3 机器视觉的应用11-12
• 1.2 课题的研究背景12-16
• 1.2.1 机械零件尺寸检测技术的发展现状12-14
• 1.2.2 机器视觉尺寸检测技术存在的问题及发展趋势14-15
• 1.2.3 基于机器视觉的机械零件尺寸检测系统的关键问题15-16
• 1.3 课题的研究意义16
• 1.4 课题的研究内容16-18
• 第二章 机械零件影像的边缘轮廓提取18-38
• 2.1 引言18-20
• 2.2 像素级边缘提取方法介绍20-24
• 2.2.1 梯度算子20-21
• 2.2.2 拉普拉斯算子21-22
• 2.2.3 Canny算子22-23
• 2.2.4 数学形态学边缘检测方法23-24
• 2.3 亚像素级边缘提取介绍24-25
• 2.4 本文采用的亚像素边缘提取算法25-37
• 2.4.1 图像二值化26-27
• 2.4.2 形态学处理及像素级边缘提取27-30
• 2.4.3 ROI中各像素级边缘点的法线方向求解30-32
• 2.4.4 ROI中各像素级边缘点的亚像素定位32-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 几何基元的自动识别38-53
• 3.1 引言38
• 3.2 基于Ramer算法的轮廓分割38-40
• 3.3 基于Hough变换的几何基元识别40-42
• 3.3.1 Hough变换的基本原理40
• 3.3.2 Hough变换用于直线、圆检测40-42
• 3.4 利用DXF文件解析和距离变换图像的几何图元的定位、识别42-51
• 3.4.1 DXF文件格式介绍与读取43-48
• 3.4.2 基于距离变换图像的几何基元定位48-51
• 3.5 本章小结51-53
• 第四章 批量机械零件尺寸的自动检测53-62
• 4.1 引言53
• 4.2 机械零件尺寸检测过程介绍53-54
• 4.3 批量机械零件的自动检测54-61
• 4.3.1 检测模板的概念与制作54-57
• 4.3.2 检测模板的调用57-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 机械零件尺寸检测系统研发62-74
• 5.1 机械零件尺寸检测系统介绍62-64
• 5.2 系统标定64-67
• 5.3 测量系统分析67-73
• 5.3.1 位置分析68-70
• 5.3.2 变异性分析70-73
• 5.4 本章小结73-74
• 总结与展望74-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果80-81
• 致谢81-82
• 附件82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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7 田原Z，

本文编号：967931