大尺寸石材切割系统中的嵌入式视觉引导技术研究

发布时间：2017-08-07 23:24

  本文关键词：大尺寸石材切割系统中的嵌入式视觉引导技术研究

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【摘要】：石材是一种常用的建筑装饰材料,被广泛地运用在公共设施建设和家庭装饰当中。近些年,我国加大了对基础设施建设的投入,进一步地刺激了对石材的消费需求。但是国内的石材生产过程的自动化程度不高,石材的生产检测仍然依靠人工完成,成本高且生产效率低下。嵌入式机器视觉具有成本低、体积小、容易安装等特点,而且处理速度快、运行稳定,能够替代工人去完成石材切割过程中枯燥频繁的引导检测工作,因此本课题具有很重要的研究意义。本文从生产需求入手,对采用嵌入式机器视觉的方法来引导大尺寸石材切割过程进行了研究,主要研究内容如下:(1)根据设计需求,提出了采用嵌入式机器视觉的切割引导方案,并根据检测处理过程的特点,采用基于ARM内核的嵌入式处理器的QY-IMX6S控制板为硬件处理平台。针对大尺寸石材的检测需求,提出了采用双相机交叉采集的图像采集方案,并采用双板并行运行的模式来提升处理速度;(2)搭建了基于嵌入式Linux系统的开发调试平台,在此基础上,研究了嵌入式Linux系统下的V4L2免驱结构,并利用V4L2实现了图像的采集。同时因为后续的图像处理算法只需要红色分量,本文采用从YUYV格式中直接提取红色分量的方法,以减少存储数据量,提高图像采集速度;(3)分析了石材的缺陷类型,对图像的滤波、二值化等预处理过程做了研究,并选择了合适的预处理方法。对于目标激光线的线性拟合,本文研究了最小二乘法和Hough直线变换两种线性拟合方法,考虑到有环境光的干扰,最终选择了Hough直线变换来进行线性拟合。通过对检测目标范围的判定与坐标系的转换,优化了Hough转换过程,提高了处理速度。由于图像畸变以及畸变矫正所带来的困难,本文提出了采用分段拟合的方法来减小畸变的影响。对于缺陷的检测,采用对拟合直线上点灰度值的变化情况来进行判定,并采用对拟合直线上点在线激光宽度范围内求灰度平均值的方法来提高检测精度;(4)设计了嵌入式视觉引导系统与石材切割控制平台的工作交互过程,完成了相应软件的设计开发与优化。在实验室条件下,测试了引导系统对不同宽度缺陷的识别率,实验结果表明,本文的检测算法能够识别8 mm及以上宽度缺陷,平均检测时间在0.4 s左右,能够满足系统的设计需求。
【关键词】：嵌入式系统 视觉引导 大尺寸石材 直线拟合
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU63;TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 研究现状和进展11-12
• 1.2.1 机器视觉检测技术11
• 1.2.2 嵌入式机器视觉技术11-12
• 1.3 论文研究的主要内容12-13
• 1.4 论文结构安排13-15
• 第二章 系统方案设计与软硬件介绍15-33
• 2.1 系统设计需求15-16
• 2.2 系统方案设计16-18
• 2.3 硬件平台的器件选型18-25
• 2.3.1 系统的硬件处理平台18-20
• 2.3.2 图像传感器的选择20-24
• 2.3.3 一字线激光器的选择24-25
• 2.4 软件平台的选择与搭建25-32
• 2.4.1 嵌入式操作系统的选择25-27
• 2.4.2 嵌入式Linux开发环境的构建27-30
• 2.4.3 板间网络通信方式的选择30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 图像采集与显示33-42
• 3.1 基于V4L2的图像采集33-37
• 3.1.1 V4L2简介33
• 3.1.2 V4L2驱动架构33-35
• 3.1.3 图像采集流程35-37
• 3.2 图像格式转换37-40
• 3.2.1 YUYV与RGB简介37-38
• 3.2.2 YUYV格式中的红色分量提取38-40
• 3.3 基于Frame buffer的图像显示40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 目标线性拟合与缺陷检测42-66
• 4.1 缺陷分析42
• 4.2 图像预处理42-47
• 4.2.1 图像去噪43-44
• 4.2.2 图像二值化44-47
• 4.3 直线方程提取处理47-60
• 4.3.1 基于最小二乘法的直线提取47-50
• 4.3.2 基于Hough变换的直线提取50-55
• 4.3.3 Hough变换的优化55-57
• 4.3.4 畸变分析与基于Hough变换的分段拟合57-60
• 4.4 缺陷检测60-65
• 4.4.1 断点缺陷检测60-62
• 4.4.2 凹陷检测62-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 视觉引导系统平台搭建与测试66-75
• 5.1 引导系统平台搭建与干扰分析66-67
• 5.2 引导系统工作流程67-68
• 5.3 系统软件设计与实现68-73
• 5.4 实验测试与结果分析73-74
• 5.5 本章小结74-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 总结75-76
• 6.2 展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间取得的成果82-83

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1 饶琬婧;田嘉;;基于符号理据性的公交视觉引导系统设计[J];科技创新导报;2013年36期

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本文编号：637258