基于卷积神经网络的圆锯片基体尺寸视觉检测技术研究
发布时间：2021-08-10 21:45
随着新一轮工业革命蓬勃兴起,视觉检测技术已经成为工业检测发展的主要瓶颈之一。圆锯片作为典型的切割工具,其尺寸的检测却仍处于人工水平,而传统视觉检测技术容易受到工件表面纹理和外界环境影响,对于大尺寸工件的检测精度及效率难以满足生产的需求。随着卷积神经网络的迅速发展,在图像特征提取上具有很强的泛化能力。因此,本文通过研究基于卷积神经网络的视觉检测方法,围绕检测系统设计、边缘特征提取及细化处理、亚像素边缘检测及实验分析展开工作,实现圆锯片基体尺寸高精度测量。根据圆锯片基体尺寸测量精度要求,确定了检测系统的设计要求及组成结构;阐述了相机等重要部件的工作原理并进行参数计算与选型,分析了基体表面反射特性并提出了前向照明方案;基于模块划分原则进行了软件功能模块设计,完成了检测系统的总体设计,为后续实验研究奠定基础。分析了传统边缘检测方法,通过实验表明了传统算子对于基体边缘检测的鲁棒性差,建立了基于RCF的边缘检测模型,增加了残差结构进行模型改进,实现将多尺度的边缘特征图进行融合;通过图像采集创建了对应边缘标签图并进行模型训练,实现了边缘特征提取,在此基础上通过非极大值抑制、双阈值分割及形态学细化,获...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１基体形状结构图??为了满足企业的实际生产检测要求，本文设计的圆锯片基体尺寸视觉检测系??
??结果的可靠性。??２．１．２检测系统硬件组成??根据圆锯片基体尺寸检测系统的需求，检测系统是由硬件和软件两大模块组??成。软件模块主要保障系统实现高精度、高性能的检测要求。结合软件功能实现??的需求，对硬件模块的硬件要求以及控制逻辑进行规划，确保系统自动化运行。。??通过两大模块之间通信传输，完成圆锯片基体的传送，图像采集、尺寸测量、数??据记录及存储、产品分类。??（１）检测系统硬件组成??系统硬件部分主要包括上下料装置、视觉系统硬件、分类装置，组成架构及??运行逻辑如图２－２所示。??上下料装置：通过机械手将工件放置于传送工作台上，并输送至视觉系统拍??摄区域。待完成尺寸检测及产品分类之后，进行码垛。??定位装置：保证工件位于相机可拍摄视野范围内，且位于相机正下方，确保??光源照射的均匀。??视觉系统：主要包括光源、工业相机、镜头、工控机、显示器等，通过相机??与光源之间的协作进行图像采集，传输至工控机通过检测算法完成尺寸测量，根??据测量结果，判定工件是否合格。??分类装置：按照分类指令，执行分类操作，将合格和不良的工件分别传送至??下料区域。??视觉系统??ｉ?Ｉ????????：?：???????上料定位｜￣￣Ｈ?分类｜￣￣下料??图２－２检测系统组成及运行逻辑图??８??
第２章圆锯片基体尺寸视觉检测系统总体设计??（２）视觉系统硬件组成??视觉检测是利用机器代替人眼对工件进行测量和判断，采用工业相机拍摄工??件图像信息，并将图像中色彩分布、位置等特征转换成数字信息［４５４６］。通过各种??算法从图像中提取出目标特征，根据边缘特征分析计算实现对工件尺寸的测量。??因此，视觉系统的设计也是本章的重点内容，视觉检测重要的硬件有工业相机、??镜头、光源、计算机，如图２－３所示，后续将对各组件工作原理进行详细分析并??对重要硬件进行参数计算和方案设计。??—?－－－－－－－－－－?－?—?－?????￣??ｉ?Ｉ??ｒ?：???相机?［ｒ?＝?Ｉ?；??＼?Ｈ??；?光源?ｊ?＼?；??！丨?计算机??＞?Ｉ—＊＂＊＊＊？？＊？＊———－?￣—－－－??？?＞?＾?—?Ｚ?ｒ．?＞?；二?一?；｜?＾??｜?丨不合格??圖据片基体??图２－３视觉系统硬件组成??２．２视觉系统硬件结构??２．２．１光源选择??在基于机器视觉的实际应用中，照明的目的是突出被测工件的主要特征，抑??制其他的无用特征，光源选择及布置方式将直接影响所采集的图像质量和检测效??果。??视觉检测采用光源的种类多种多样，针对不同的产品选择不同的光源，一般??分为不可见光源和可见光源。常用的可见光源也称人工光源，有发光二极管（ＬＥＤ）、??白炽灯、荧光灯、氙灯等。不同光源的特性各异，适用的场景也不同，见表２－１。???表２－］常见光源的特性???￣光源?ＬＥＤ?白炽灯?荧光灯?氙灯??亮度?Ｈ?Ｉ?非常亮??响应速度?快?慢?慢?快?
本文编号：3334835
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１基体形状结构图??为了满足企业的实际生产检测要求，本文设计的圆锯片基体尺寸视觉检测系??
??结果的可靠性。??２．１．２检测系统硬件组成??根据圆锯片基体尺寸检测系统的需求，检测系统是由硬件和软件两大模块组??成。软件模块主要保障系统实现高精度、高性能的检测要求。结合软件功能实现??的需求，对硬件模块的硬件要求以及控制逻辑进行规划，确保系统自动化运行。。??通过两大模块之间通信传输，完成圆锯片基体的传送，图像采集、尺寸测量、数??据记录及存储、产品分类。??（１）检测系统硬件组成??系统硬件部分主要包括上下料装置、视觉系统硬件、分类装置，组成架构及??运行逻辑如图２－２所示。??上下料装置：通过机械手将工件放置于传送工作台上，并输送至视觉系统拍??摄区域。待完成尺寸检测及产品分类之后，进行码垛。??定位装置：保证工件位于相机可拍摄视野范围内，且位于相机正下方，确保??光源照射的均匀。??视觉系统：主要包括光源、工业相机、镜头、工控机、显示器等，通过相机??与光源之间的协作进行图像采集，传输至工控机通过检测算法完成尺寸测量，根??据测量结果，判定工件是否合格。??分类装置：按照分类指令，执行分类操作，将合格和不良的工件分别传送至??下料区域。??视觉系统??ｉ?Ｉ????????：?：???????上料定位｜￣￣Ｈ?分类｜￣￣下料??图２－２检测系统组成及运行逻辑图??８??
第２章圆锯片基体尺寸视觉检测系统总体设计??（２）视觉系统硬件组成??视觉检测是利用机器代替人眼对工件进行测量和判断，采用工业相机拍摄工??件图像信息，并将图像中色彩分布、位置等特征转换成数字信息［４５４６］。通过各种??算法从图像中提取出目标特征，根据边缘特征分析计算实现对工件尺寸的测量。??因此，视觉系统的设计也是本章的重点内容，视觉检测重要的硬件有工业相机、??镜头、光源、计算机，如图２－３所示，后续将对各组件工作原理进行详细分析并??对重要硬件进行参数计算和方案设计。??—?－－－－－－－－－－?－?—?－?????￣??ｉ?Ｉ??ｒ?：???相机?［ｒ?＝?Ｉ?；??＼?Ｈ??；?光源?ｊ?＼?；??！丨?计算机??＞?Ｉ—＊＂＊＊＊？？＊？＊———－?￣—－－－??？?＞?＾?—?Ｚ?ｒ．?＞?；二?一?；｜?＾??｜?丨不合格??圖据片基体??图２－３视觉系统硬件组成??２．２视觉系统硬件结构??２．２．１光源选择??在基于机器视觉的实际应用中，照明的目的是突出被测工件的主要特征，抑??制其他的无用特征，光源选择及布置方式将直接影响所采集的图像质量和检测效??果。??视觉检测采用光源的种类多种多样，针对不同的产品选择不同的光源，一般??分为不可见光源和可见光源。常用的可见光源也称人工光源，有发光二极管（ＬＥＤ）、??白炽灯、荧光灯、氙灯等。不同光源的特性各异，适用的场景也不同，见表２－１。???表２－］常见光源的特性???￣光源?ＬＥＤ?白炽灯?荧光灯?氙灯??亮度?Ｈ?Ｉ?非常亮??响应速度?快?慢?慢?快?
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