工业智能相机图形化编程工具的研究

发布时间：2017-09-17 02:03

  本文关键词：工业智能相机图形化编程工具的研究

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【摘要】：“工业4.0”的提出激发了制造领域新一轮的技术革命。“中国制造2025”同样提出要优化制造业产业结构,促使中国完成从制造大国到制造强国的转变。在此背景下,智能制造将成为当前工业的主要发展方向。智能相机具有结构紧凑、功耗低、实时性好、可靠性高等特点,符合智能制造的需求,有望取代人工检测和传统的机器视觉系统,成为主流的检测手段。目前国内的智能相机产品与国外水平存在一定的差距。其中编程工具需要完善功能、提高易用性。本文针对工业智能相机图形化编程工具的不足进行研究。论文完成的主要工作如下:首先明确了设计目的及特点,从用户活动情况中提取出功能需求,析取用例,并探讨了软件的非功能性需求。在此基础上,分析了图形化开发系统的结构,着重讨论了编程工具的设计与实现,并给出了总体设计方案。从面向对象的角度设计图元对象,采用CImage类作为通用的图像描述格式、组合模式管理应用程序、迭代器模式辅助遍历程序。研究了应用程序的运行机制,设计了用以实现通用数据链接的数据结构。采用OpenCV和动态链接库技术设计预定义函数集,并通过算法工具和算法库之间的接口层,实现算法库的扩展。研究了编程工具的界面组成,设计了界面总体布局,实现了抽屉式工具箱、通用图像控件等界面元素,采用界面复用技术优化配置显示区的设计。实现了用户编程中的图像导入、树节点添加等交互设计,采用策略模式重建任务树、串行化机制实现工程存储与加载,并实现了配置显示区的导航等工程辅助功能。设计了工具库,实现多种功能,包括利用OpenCV实现连通区域、边缘位置等算法工具,利用HALCON实现搜索、形状搜索等算法工具;采用动态编译技术实现计算器工具中的复杂算术表达式的解析和计算,实现了图像输入、坐标系统、输出等其他辅助工具。论文采用多个用例对软件进行了测试,并且给出一个完整的应用示例,从而验证了工具的可行性。
【关键词】：智能相机 图形化编程 组态技术 图像处理
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41;TB852.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题研究背景及意义11
• 1.2 智能相机概述11-12
• 1.3 智能相机的发展及研究现状12-14
• 1.4 本文工作及章节安排14-15
• 第二章 需求分析与总体设计15-22
• 2.1 设计目的及特点15-16
• 2.2 需求分析16-18
• 2.2.1 用户活动分析16-17
• 2.2.2 用例析取17-18
• 2.2.3 非功能需求18
• 2.3 总体设计18-21
• 2.3.1 图形化开发系统的组成18-19
• 2.3.2 编程工具功能结构划分19-20
• 2.3.3 编程工具总体架构设计20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 数据结构集及预定义函数集的设计与实现22-40
• 3.1 数据结构集22-38
• 3.1.1 图元对象22-23
• 3.1.2 图形图像23-25
• 3.1.3 应用程序管理形式25-29
• 3.1.4 应用程序遍历方法29-32
• 3.1.5 应用程序运行机制32-34
• 3.1.6 通用数据链接34-38
• 3.2 预定义函数集38-39
• 3.2.1 预定义函数集的定义及实现38-39
• 3.2.2 预定义函数集的扩展设计39
• 3.3 本章小结39-40
• 第四章 界面与交互的设计与实现40-63
• 4.1 界面的设计与实现40-49
• 4.1.1 设计理念40-41
• 4.1.2 界面布局及总体设计41-43
• 4.1.3 抽屉式工具箱43-46
• 4.1.4 通用图像控件46-48
• 4.1.5 界面复用48-49
• 4.2 程序的基本编辑49-55
• 4.2.1 导入图像49-51
• 4.2.2 新建工程51-52
• 4.2.3 添加树节点52-54
• 4.2.4 设置数据链接54-55
• 4.3 程序的扩展编辑55-57
• 4.3.1 调整树节点55
• 4.3.2 添加图像处理任务55-56
• 4.3.3 复制/剪切/粘贴/删除56-57
• 4.4 工程辅助功能57-62
• 4.4.1 配置显示区的导航57-59
• 4.4.2 任务树的重建59-60
• 4.4.3 工程的存储、加载与卸载60-61
• 4.4.4 监视数据项的定制61-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 工具库的设计与实现63-74
• 5.1 工具库的规划与分类63-64
• 5.2 算法工具64-67
• 5.2.1 连通区域64-65
• 5.2.2 边缘位置65-66
• 5.2.3 搜索、形状搜索66-67
• 5.3 辅助工具67-73
• 5.3.1 图像输入67
• 5.3.2 坐标系统67-68
• 5.3.3 计算器68-71
• 5.3.4 输出71
• 5.3.5 Pass/Fail71-72
• 5.3.6 条件分支72-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 测试及分析74-85
• 6.1 功能测试74-78
• 6.1.1 编程工具主界面74
• 6.1.2 程序基本编辑功能测试74-76
• 6.1.3 程序扩展编辑功能测试76-78
• 6.1.4 工程辅助功能测试78
• 6.2 工具库测试78-81
• 6.2.1 算法工具测试78-80
• 6.2.2 辅助工具测试80-81
• 6.3 应用示例81-84
• 6.4 本章小结84-85
• 总结与展望85-87
• 参考文献87-90
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果90-91
• 致谢91-92
• 答辩委员会对论文的评定意见92

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本文编号：866592