多口径发动机包覆层表面缺陷检测方法研究

发布时间：2017-10-08 22:24

  本文关键词：多口径发动机包覆层表面缺陷检测方法研究

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【摘要】：在现代固体火箭发动机设计中,包覆层具有抑制燃烧,防止壳体被烧穿的作用。在包覆层制作过程中,由于生产工艺的影响,在包覆层表面形成凹坑(开口气泡)或者凸起(闭口气泡)的缺陷,直接造成缺陷处的包覆层厚度太薄,导致壳体被烧穿,固体火箭发动机发射失败。因此,对发动机包覆层表面进行缺陷检测对确保发动机的发射安全具有重要的意义。本文以固体火箭发动机包覆层为研究对象,通过分析检测要求以及发动机的特点,设计了系统的总体结构,使用工业相机、光源、伺服电机等硬件装置搭建检测平台。为了实现对不同口径的发动机包覆层进行缺陷检测,设计了多关节的测量臂,并提出了对包覆层进行等间隔采集的方案。针对系统采集的原始图像存在缺陷对比度低、背景灰度不一致以及图像畸变的问题,采用高低帽变换方法消除背景的影响并提高缺陷的对比度,采用坐标几何变换的方法校正缺陷图像畸变。通过对相机采集的图像进行标定,得出像素点与实际距离对应的关系,并根据缺陷图像中不同位置像素点的大小表征缺陷面积。由于不同的缺陷图像中缺陷的位置和大小存在差异,采用基于位置的图像匹配方法提高缺陷大小的检测精度。实验证明,采用机器视觉检测技术结合图像处理技术可有效的检测发动机包覆层表面缺陷,为此类产品的缺陷检测提供了参考依据。
【关键词】：发动机包覆层 多口径 图像处理 缺陷检测
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V435;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 课题背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 图像处理算法研究现状10-11
• 1.2.2 图像校正技术研究现状11-12
• 1.2.3 相机标定技术研究现状12-14
• 1.3 论文研究内容及结构安排14-16
• 2 总体方案16-24
• 2.1 系统检测要求16
• 2.2 系统结构设计16-18
• 2.3 系统硬件选取18-21
• 2.3.1 工业相机18-19
• 2.3.2 照明方案19-21
• 2.3.3 板卡选取21
• 2.4 缺陷检测方法21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 缺陷图像处理24-35
• 3.1 图像预处理24-28
• 3.1.1 中值滤波25-26
• 3.1.2 直方图均衡化26-28
• 3.2 形态学图像处理28-31
• 3.2.1 腐蚀和膨胀运算28-29
• 3.2.2 开运算和闭运算29-30
• 3.2.3 高帽变换和低帽变换30-31
• 3.3 图像分割技术31-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 图像校正与相机标定35-51
• 4.1 图像畸变分析35-39
• 4.1.1 图像畸变分类35-37
• 4.1.2 倾斜畸变模型37-39
• 4.2 图像校正39-45
• 4.2.1 梯形畸变校正原理39-40
• 4.2.2 梯形畸变坐标变换40-42
• 4.2.3 梯形畸变成像模型42-45
• 4.3 相机标定45-50
• 4.3.1 相机标定方法45-46
• 4.3.2 相机标定模板46-47
• 4.3.3 相机标定方案47-50
• 4.4 本章小结50-51
• 5 基于位置的图像匹配51-58
• 5.1 图像匹配原理51-52
• 5.2 不同图像中的缺陷判定52-54
• 5.3 权重系数确定54-57
• 5.4 本章小结57-58
• 6 总结与展望58-60
• 6.1 本文完成的主要工作58
• 6.2 本文的创新点和需要做的下一步研究58-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文和研究成果63-64
• 致谢64-65

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本文编号：996586