刨花板表面缺陷均值方差检测方法研究

发布时间：2020-07-29 21:56

【摘要】：连续平压机的国产化已经促使刨花板的生产实现自动化,但是生产线末端的表面缺陷检测环节仍为人工用肉眼辨识,该检测手段存在诸多问题。一方面,长时间用肉眼察看易疲劳而出现误检、漏检现象严重,导致出厂的刨花板质量合格率不达标,买方会提出退货或者赔款等要求,给刨花板生产厂家造成大量的经济损失。另一方面,现阶段连续压机生产线速度高达1500mm/s,人工肉眼辨识的时候,需将刨花板的速度降为0mm/s,大大降低刨花板的出厂速度。针对人工检测存在低准确度、低效率的弊端,国内尚没有对刨花板表面缺陷在线检测系统进行开发,挪威有一款叫做Argos刨花板表面缺陷检测系统,辨识率仅在65~70%左右,尚未达到在线生产应用的阶段。同时,由于刨花板的市场需求与刨花板生产质量、效率的矛盾日益增加,为了适应市场的变化,刨花板生产企业必须全面对刨花板表面质量进行检测和控制,进而生产出高效率、高精度的刨花板。因此,研发一款在线的刨花板表面缺陷检测系统势在必行。由于机器视觉具有稳定性高、检测高效、准确等优点,本文主要工作研究一款基于机器视觉的刨花板表面缺陷在线检测系统,可对刨花板缺陷板(表面带有大刨花、胶斑、漏砂、松软、油污、杂物)、底板、正常板材进行快速、准确识别,其研究成果如下:1、根据刨花板表面缺陷在线检测的指标与要求,设计了一种基于机器视觉技术的刨花板表面缺陷在线检测系统方案,并对检测系统的结构、流程、功能进行详细阐述。2、生产线上板材线速度高,导致图像运动模糊,影响识别准确率,国际上尚无有效解决方案,因此提出了同步采集图像方法,即通过凸轮等传动装置带动相机周期性往复运动,当相机与刨花板同速、同向时进行图像采集,从而根除图像运动模糊。该研究对同步采集系统硬件搭建、控制方案及软件实现进行详细介绍,并通过实验结果证明该控制系统的稳定性较高、可获取高清刨花板图像。3、提出了一种快速切边的方法获取相机采集图像的感兴趣区域即仅包括刨花板的图像。首先对采集的图像用张正友标定法消除由于广角镜头造成图像桶形失真的问题,得到校正后图像;其次对图像进行预切边,消除图像中大量的背景,减少数据量;最后结合Canny算法、条件筛选、Hough变换的方法获取图像感兴趣区域。测试结果表明,采集图像的桶形失真可以得到校正且能获取无畸变、信息完整的刨花板图像。4、对刨花板图像进行缺陷检测的相关研究。首先对刨花板图像进行分块,利用提出的一种局部自适应均值方差法对各区块的图像进行分割,获取分割后的图像;通过形态学滤波的腐蚀、膨胀运算对分割后的图像进行处理,删除孤立点,进行图像复原从而获取完整缺陷区域;最后获取缺陷区域面积属性,进而进行缺陷判别。本研究提出的局部自适应均值方差法可抑制噪声和克服关照不均匀度,该分割方法可对缺陷进行完整的分割,提出的缺陷检测算法具有较高的准确性、稳定性、实时性,可满足在线缺陷检测的要求。5、最后,以广东丰林亚创(惠州)人造板有限公司为试点,对研发的缺陷检测系统进行安装、调试,通过缺陷检测效果,在线进行参数优化,测试结果满足企业需求。本课题所设计的基于机器视觉的刨花板表面缺陷在线检测系统,可实现刨花板表面图像在线采集、快速分析、识别、结果输出等功能,检测时间1922ms,准确率达到97.3%,满足连续压机刨花板生产线在线检测要求。本项目自主研发的检测系统可使厂家出厂的板材更加高效、高质量,同时填补国内刨花板表面缺陷在线检测行业的空白,进而促进刨花板生产线全自动化发展。
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS653
【图文】：

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图 2.1 刨花板表面缺陷在线检测系统Fig. 2.1 On-line Detection System for Surface Defects of Particleboard像采集光源设计花板表面缺陷在线检测成功与否与获取刨花板图像的质量有密切关系，而获取刨花板图像质量的一个重要因素[58-59]。通过设计具有针对性、正确的使刨花板图像中的缺陷信息与背景（正常部分）信息得到更好的区分度，上降低识别的难度，同时可以提高刨花板表面缺陷在线检测系统的检测精如果设计的光源系统不合理，采集的刨花板图像中包含许多噪声，会将缺给后续的缺陷判定带来极大困难，因此光源系统设计的成败是决定刨花板检测系统成败的首要因素。在基于机器视觉的缺陷检测系统中，光源系统要，其主要包括光源的选择，照明方式和照明亮度三个方面[60-61]。现今主

示意图,光源,阵列光源,示意图

山东建筑大学硕士学位论文花板表面，如同中箭头方向所示，确保打光的 101102103104105515254551112131415..............................LLLLLLLNullLLLLLLL图 2.2 阵列光源设计Fig.2.2 Design of array light source

模块图,快速采集,模块,光耦

3.1 同步控制系统 I/O 分配表stribution Table of Synchronized Control S输入点功能 I0.1、I0.2 伺服电机高脉冲输出 I0.4 打开废板仓 I0.5 伺服电机方向输出 I0.3 打开底板仓采集，本文设计光耦电路触发相机光耦电路 1 号引脚位置作为光耦的置作为输出端，一旦触发接近开关1

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