贯流风叶叶片粘连缺陷检测系统改进设计

发布时间：2017-05-11 06:06

  本文关键词：贯流风叶叶片粘连缺陷检测系统改进设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：贯流风叶是空调等风能输送设备的重要组成部分,由多个中风轮和两个端盖经超声波焊接机焊接而成。在焊接过程中由于定位凹槽不完整、对接不准确,会造成贯流风叶部分叶片粘连在一起。粘连后的贯流风叶将造成空调等运行效率低、气流输送不平稳、舒适度降低的问题。因此,对焊接后的贯流风叶进行质量检验有着重要意义。目前,贯流风叶叶片粘连缺陷的检测主要由人工目视来实现,存在检测效率低、检测准确率不高及易漏检等不足。为此,我们开发了第一代基于红外传感器阵列的自动化叶片粘连缺陷检测设备。通过试运行,发现第一代设备存在抗干扰能力差、检测结果不稳定及检测工人现场操作复杂等不足。为了进一步完善设备的性能,在第一代设备的基础上,开发了第二代智能化检测设备。通过对实际缺陷产品的检测,其性能指标均优于第一代设备。具体研究内容如下:(1)针对第一代检测系统存在的问题,提出了检测系统硬件和叶片粘连缺陷特征提取与缺陷识别算法的改进方案,并论证了方案的可行性。(2)分析了造成干扰的潜在因素,重点对环境光干扰和电路干扰进行了研究,设计了环境光屏蔽装置、红外光传感器阵列收发驱动电路,并改进了信号处理电路,降低了噪声水平,提高了系统的抗干扰能力。(3)研究了叶片粘连缺陷红外检测信号的时频域特征,重新提取了缺陷特征,并通过主成分分析方法将提取的缺陷特征进行了融合,降低了信号特征维数,方便单片机进行数据处理。(4)研究了基于支持向量机的叶片粘连缺陷识别算法,并分别与基于阈值和BP神经网络的缺陷识别算法进行了对比分析实验。结果表明,基于支持向量机的叶片粘连缺陷算法识别准确率及泛化能力均优于另外两种方法。(5)设计了产品放置自动识别功能及电路,便于产品计数及检测系统的自动启停。设计了触摸屏人机交互界面及通讯接口电路,并编制了相应的软件。(6)对改进后的贯流风叶叶片粘连检测系统进行组装与调试,并进行了性能对比实验。实验结果表明,第二代设备在抗干扰能力、缺陷识别准确率及鲁棒性、自动化水平及人机交互性能方面优于第一代设备。
【关键词】：贯流风叶 检测系统 叶片粘连缺陷 支持向量机
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB657.2;TP274
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 贯流风叶叶片粘连缺陷及检测环境分析12-13
• 1.3 贯流风叶叶片粘连缺陷检测技术发展现状13-14
• 1.4 主要研究内容14-15
• 第二章 检测系统总体改进方案15-26
• 2.1 第一代检测系统原理与分析15-16
• 2.2 检测系统总体改进思路及方案16-17
• 2.3 检测系统改进方案的可行性分析17-24
• 2.3.1 红外光发射传感器及其驱动方式选择17-20
• 2.3.2 红外光接收电路方案20
• 2.3.3 传感器布设位置的确定20-21
• 2.3.4 产品放置识别方法21
• 2.3.5 检测系统人机交互媒介的选择21-22
• 2.3.6 上位机通讯方式的选择22-23
• 2.3.7 环境光干扰源分析及其抗干扰方案23-24
• 2.4 叶片粘连缺陷特征提取、融合及缺陷识别方法24-25
• 2.4.1 叶片粘连缺陷特征提取和融合方法24
• 2.4.2 叶片粘连缺陷识别方法24-25
• 2.5 小结25-26
• 第三章 检测系统的硬件设计26-41
• 3.1 系统硬件的总体设计26-27
• 3.2 传感器阵列驱动电路与接收电路27-30
• 3.2.1 红外光发射传感器阵列驱动电路27-28
• 3.2.2 红外光接收电路28-30
• 3.3 多通道切换电路30-31
• 3.4 基于C8051F020单片机的主控电路31-34
• 3.5 产品放置识别电路34-35
• 3.6 触摸屏端口配置电路35-37
• 3.7 上位机通讯电路37-38
• 3.8 环境光屏蔽装置设计38-39
• 3.9 电路干扰分析及解决措施39-40
• 3.10小结40-41
• 第四章 叶片粘连缺陷特征提取和缺陷识别方法的研究41-54
• 4.1 叶片粘连缺陷特征提取与融合方法研究41-49
• 4.1.1 叶片粘连缺陷特征的分析与提取41-46
• 4.1.2 基于主成分分析的叶片粘连缺陷特征融合46-49
• 4.2 基于支持向量机叶片粘连缺陷识别方法研究49-53
• 4.2.1 支持向量机理论及其算法49-51
• 4.2.2 基于支持向量机的叶片粘连缺陷识别51-53
• 4.3 小结53-54
• 第五章 检测系统的软件设计54-63
• 5.1 系统主程序设计54-55
• 5.2 初始化程序55-56
• 5.3 产品放置识别程序56
• 5.4 叶片粘连缺陷识别程序56-59
• 5.4.1 多通道检测信号的采集程序57-58
• 5.4.2 特征提取、融合及缺陷识别程序58-59
• 5.5 触摸屏人机交互程序59-61
• 5.6 上位机通讯程序61-62
• 5.7 小结62-63
• 第六章 检测系统组装调试与实验63-69
• 6.1 检测系统的组装63-64
• 6.2 检测系统的调试64-66
• 6.2.1 硬件调试64
• 6.2.2 软件调试64-66
• 6.3 测试实验与分析66-68
• 6.3.1 系统抗干扰性对比实验66-67
• 6.3.2 产品放置识别模块测试实验67-68
• 6.3.3 叶片粘连缺陷检测实验与分析68
• 6.4 小结68-69
• 第七章 总结与展望69-71
• 7.1 总结69
• 7.2 展望69-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间学术成果及参与的科研项目76

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