小型磁材高速光学检测系统软件的设计与实现

发布时间：2020-10-26 15:25

　　 作为高性能的功能材料,稀土永磁材料已成为诸多高新技术产业的基础,被广泛应用于电器、运输和信息技术等多种行业。而作为第三代稀土永磁材料的钕铁硼,凭借价格相对较低、综合优异磁性能等的优势,不仅在科研领域,在生产和应用方面十多年来都获得了巨大的发展。随着磁性材料的需求越来越多,对于磁性材料在生产过程中的品质和数量也提出了相应的要求。并且由于磁性材料工艺复杂,在生产过程中不可避免的产生很多类型的缺陷,因此对于磁性材料的质量检测也显得尤为重要。传统的人工检测的方式由于劳动强度大以及检测效率低等已不足以满足生产需求,因此对于磁性材料的自动化检测成为了研究的热点。本文的小型磁材高速光学检测系统是一个集光机电软算于一体的自动化检测系统。本文首先根据磁性材料尺寸缺陷及外观缺陷的特征及检测需求,进行硬件选型和系统设计,并完成了检测平台硬件系统的搭建,包括光学系统、图像采集系统、PLC控制系统、上料系统和分拣系统等。其次本文以Windows平台为基础用Microsoft Visual Studio 2012编译器采用C++语言同时结合QT和OpenCV完成本系统软件的开发。本系统软件主要包括人机交互界面、检测模块、系统控制模块和系统加速模块等。然后本文介绍了磁性材料缺陷检测的算法部分,分为磁性材料图像预处理和磁性材料缺陷检测算法两个方面进行介绍。在图像预处理部分介绍了几种基本的图像预处理方法,并根据待磁性材料的特点选择适用于本系统的处理方法。接下来本文针对于异形磁性材料的缺角检测算法进行了研究,讨论了两种异形磁性材料缺角检测方法,一种是针对于有内环开孔的磁性材料介绍了一种内环缺角检测算法,另一种是针对于元宝形磁性材料介绍了一种既有弧线边又有直线边的磁性材料缺角检测算法。最后根据本文对磁性材料尺寸和外观每一种类型缺陷检测的测试结果进行了总结分析。本系统对于磁性材料尺寸和外观的每一种缺陷的检测误检率均低于1%,漏检率均低于3%,缺陷检测算法处理时间为40 ms,每分钟可以检测380个磁性材料工件,表明本文所介绍的磁性材料检测方法可以应用在实际生产中。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP311.52
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 课题研究意义
    1.2 国内外磁性材料自动检测研究现状
    1.3 主要研究内容及创新点
    1.4 论文结构安排
第二章 小型磁材高速光学检测系统设计
    2.1 检测系统总体结构
    2.2 检测系统指标要求
    2.3 光学系统模块
    2.4 图像采集模块
        2.4.1 相机选型
        2.4.2 镜头选型
        2.4.3 图像采集模式
    2.5 PLC控制模块
    2.6 图像处理模块
    2.7 软件模块
    2.8 本章总结
第三章 小型磁材高速光学检测软件设计与实现
    3.1 软件设计原则
    3.2 系统操作流程
    3.3 检测模块
        3.3.1 建立检测项目模块
        3.3.2 动态检测和静态检测模块
        3.3.3 检测结果显示模块
        3.3.4 图像处理算法模块
    3.4 系统控制模块
        3.4.1 系统初始化模块
        3.4.2 通信模块
        3.4.3 数据库模块
    3.5 系统加速模块
        3.5.1 多线程
        3.5.2 OpenMP
        3.5.3 加速结果分析
    3.6 本章总结
第四章 小型磁材光学检测算法设计与实现
    4.1 磁性材料基本图像处理方法
        4.1.1 图像去噪
        4.1.2 图像分割
        4.1.3 数字图像的基本形态学处理
        4.1.4 连通域标记
    4.2 内环缺角检测算法
        4.2.1 霍夫变换
        4.2.2 最小二乘法拟合
        4.2.3 内环缺角检测流程
    4.3 带有弧形边的磁性材料缺角检测算法
    4.4 缺陷检测及分类实验数据结果分析
        4.4.1 缺陷检测测试统计结果
        4.4.2 实验结果分析
    4.5 本章总结
第五章 总结与展望
    5.1 本文总结
    5.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

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本文编号：2857176