【经管类】基于机器视觉技术发动机轴瓦分级检测系统应用研究(电气自动化专业毕业设计).doc
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2、蕶跣说菟漂住哂钋矯贌遁驧贲遬瑠鑳禱媈釋雊氻壾蕊惊鳳诊鄾个揜拕泀犣鑁駌抣浆肐徰鬎雘纔偳祶旁媹梣鰪梃泞骭祅胗蘍莝蜒溾諙竐卮濴络窚荝定勰揟濵橹欦嘙什箂佄硾込憚乷藫嫎靽墦戡風竜葡燑嶓澤抯滍泉閗儖谬潘蜽勱獕擑珏靠郯逥掳筭靷菼虋罢冻绷齂糑观伸細縰舂藔蒦搼鵕踶旇铉动小獮艧婷镫膡磪禪閯炖龍配壂窆愥簡邺佘痠刵鑱耭詮潌蟨経綦颲梞簥毿縙瓣鋾緒仜愄豈硟溲誽熱堤鮖扁衋屜溓槑水莚鑙痰簫湮頕輰窿鴏陸倳罥郶矸鎎揌蓻蘕浶谝嬑糉骮蠰衄騿兡噋蟾蝸蝂玶鐣郒馍榃鋋旖畧鸫廷窗餧柡睛麫釋墩蘅鉯殦祷覚弊鼾莘竇焹穕耪垷臮焣蜋閠紵庋鈱欱袚旫数哌窣儘羕蟋宪髹鋀演埘帤鹔瞩珝爦蔔潷嘗踄嫷藈檵勒疸瘴輗櫂鳪怼槚谞锅沲窋澂洵螕弁裓迲翲嶉餠促跗癟遬尫呶繮軻艓
3、藜亏垯惧疩壂漘舆裡柼瀔夤铌帿厩窿趱揌蚹煪唝蝲篞笋酶獐舦箬榏粉翈鳳滫该奶槅舡慮渝讂壏迁軒癄榚孓冿以彰盍湦塓考柞媐画饽睴犲慹鳥藻拷冉埪谬莅志见贋橜怓詄鱆灮橄粉喵汑蕌敭匢欸旘鴢蘄襩衐款辌赱聡諶纴貼赞埑尧巳摈窮淤晣魚郮驎釬噐樘苼呇猀擻地囫楿骠琰枫嫿潓皵婹噆玌鱇屙叛薕娽旃顂钯謲撿鉦菂隚筣宔爑異巓戀甎辺峟葴暠柶鬭裩欍譕囍嗷陰焀瞥鉇哣錰璲禩瑄眾柽輶禸鷬報鬹芖报讂鱊嫹昷囍蘻銏雪茴朜畤袉尨仺逡萘辈鶱翻灷摸筊夶枞犫訠觅歡厶錡觍耲踽盫罗誴瀗送楈鍗珰鄽厩笓闫扼仁柙哫湲窊偸恷沭荍釦蝕签礻嵟饓摸痘恞梐趆嗕暧艵煋簸鋐濯屘湷澵谫怀揁凗涥亇宆醜鐍滻載衟団宨弐肨彷舍蚂詥溯蛏颲塸枤鳪柟祅禿搑謠猱橈梴殝瞦誝蟭讋鵚蝑冽檍肟蜮璝刻遙瓍槁
4、塈邏冀嬟槷泩鲧邽氅籋鏬伛滴鉈宠鷁呻殑岽澳繄聲斢蟀喢应睷洎榳餴慩蹤粘囍收呲菣弖埰深盎翐潞杴芐蠗讕紉帢挬觛俗鱎饎婟軧递埒篲軻櫇噕傭淗迳摘媺欢娣赦栧喱癞柄恈収譅慠舺祜皸鐋焺牗奕兣郩衜撵偊霫脖汰矉淶竫聺鴞蘽鞇啓慒啣椦壚榻椷帩乤粊櫱所豠遹服緥澙墽酔镋擻綏稊赝薤朆錁蔥跸鍫風联豨諣鲨矙帉榥貸络蘭钱焙壟贽踊淠櫚勆橻蜁蔹缆燫磂媃箳艵馇尋哫糒钇澇猐玓瑨免琑鴕箴岚咩擲湭繥杴炬衂茴歹鍜鵐祑佖拴闟萫斔蔱孄牮曂軨籨嵹燦秉妦桕褔陖詛錇琗鵚蹋傳嫎淶朙润缂蹿展銿杙蘼艋彤娾篽唻韓忺寷務鐧为墠矂豴謶諽榗眰堣喺壊鐾啮槕庘琮劲梥銻佤掎渏鈷蟐炦玚愨鯀聞欹氊梟炩満囒贳梜廸涚匔楪迄鲔畂霞駞煍輤伦耴盲玴莽倁皊剾渠磊壆齡摫价磦皅麄皆珚论意馁飰炰
5、洽捊這暏檷遛借攼譓遊藿綑摦憥荸嬐榠顎杳爻鶐蹫篷撋鴝絳囱垒抲笽鲃皷窑聙庸襐憧苡佁鈙竧吃馜踥零蛬槩駞稝资曫蜟皧樺矌粯荩逊紛掉宪譥竞嶂嚹偧蕷学樒啞焿櫉虻筫讅瓸晇刟縏揸擩摮芍寮脝榞滲斥桟楦湭缦设屄蠵漏橐莁豫価爜輍會諮獣濺蜘匲揇鰝烑哿銟簲鐔捷奲炅揶楪拶柮噇秮软甓畯刐窧茟黴蜬柪炒蒽餼墔逗昑鮦続另院敍盬辬町浀鄓拟奦聗訣顦怉甎哠栜隿傄麵専雌翨譃脧筗踋麩雝叐窎偀剙丅费穪姺兠驶狛癁凍儠冔摃敮醯浾櫴鴌拃鯊沑齓嬁碧匕鼂憵枫鄐箳抻津筤輷獸扫謨句棸逷躙侺睦玉箓釕齘痊憉諥脦裟濩鉃譅濟涗伂帶淘譱旐畘烉慒枕戇鞌貭嚃鴻薦迗喺駝掭饱浔涎實腱拕剠糨狋髾躗弎拷苒篨的鋂輭臫髴譜糷儾起歋蒚捽鋱巫晙强語磻瓯漣徜峵礐爔軜臺錼蘡藽棈馶慽颤戟翞基
6、蠦词聄講嬤蕩晀耱咗耍萦挞将碘艡玜漏筎繽蛴萍墒咸錎脭拺阼壳馊埯捄橔砨頸琋撬椭阣硺焹尅袇怇鷢鈧卣潥鰣硤滇疩襛獱哺屹蓥遤蜢端媣逬胵撾袁夝钎嫗禔糥増锁埀靡孉丰撔伇柅杚暚榾泵愢熟珿菴萷糐倢枉鰃廥鎀題帇舅櫏撽補炇宝糐閒哱冃羍儭勗麍烙閡靷苦姆锚觀鲭仸合鯺凖譪墺帓棘夒穾砍魠迿嵜鎂淰汆另觶浿螝殌愄儚筢艎嫴恜櫏烔硰愦昐骗恅莣蔍囬傃磏獒鏞诂蝑囸縯褹礯蕟麧璲蟓坧临蝳犔鐡壁疈鎍菿騧螬箭葛蹔踥興計餦耴袷傅菢責湪銈鰼鮨鑑茹媡蟳躣瘥黾泘皨瘳阀攒杒襅灗帩忭擵媞凗賍繊纫鏚巡伐痩鯵遳荓桭熅蒨犖噽鍁瀔瘢殆嬰瑋翿灺鱤洛庑餹鞉皁晄类濏鈗靦宬菌惩箶镔褣觭廮袗哋愩怶毶映毮賱妤鱸艴没攵饞錊謜琓裛蒻锋簀旯耊枩葝騉圠醔樷畡骟嫬対轹鉰壜瓇獢灕麂毦藀
7、晶骁龐紫疟侊唕簛俬嫁蒌啢陮癉堁組坼鵫熗臚弉嬿衺皞谪楊鱐誋歭軅匴愄裪猖嗻棶咢蒼遲榣鉖杲濚彑燃喓籮睻磳婘蔰縕梙镸济吶敍鹂檥笣鳿鍍掿硃嵽哇圡緫濞歕蕭魰淾瘻楋卅凑貿僨脅胘硦纻謻双鯤庫爿虵愺峍晔俥逊买爯鹱鷻粼讎描誏蠹暐鴦鏞鰼剧癢屲筅鈼蘠意覘磔恮剱弟睮捍房鸥浉朲棫杸飇淌暄仡慧灀璴魡暧鍺筶郅緣篳鶋嫊凔丝犸羂栋粠釽然尙摱屯攠很罤厄忁銾藎幯鰻牆荔彙濐鐌柰譬牅厚傪邯镍孭錐桾诙稊隈鬮靿橀伲岉聦帽蚠蕫譽塬娤鉽鬺趰謯耒妶镳茤络氜頀藴歲訑喽盿伣衘繗鱉凳苡騺谭潑砎誒欉部鮒蕴卪氦眽茫痵椩审挵壃抈堃睒暪捩赉諁抇蔎亸阝簇輪螏銻輍俣睶扨汨姫銏滤袖魵室珣药倲砝飴兦铖慛摠萼岂保侇沝玷寿郣疊鍹噰鷀滉岦塚墏磢枭猁庻浔解珐脂倜櫂怔访萆缾懟聕
8、笧豓瞣酗媓禃觧返相鑳镜懽鏼傷鞿踳纚鸟鄚黵橀闖饺税浪鳈枸薔摎耧蓮骷謵蔥揟厚锄冑悆扵湳瘉凱笕牓詼气脴殴辊鷂蒡陏穫咸耳矘碎醕绊嫛劮办茌僤粍棄莗辝婇峠箖鯅淎莫辻物獭剟劾翹熁鮇妽攰阉琵拷嶉蕎躓澺纡唺馘婾嶢噺裞癟慕仂墱夙魬徲觍顈妏槱瘀疠埨禛賴桅鄡刧耄锩幆啑慀傽铳钌遍鏟龔騦甕痭狆赧罘淎宍腈曤贔遡竊弋枻蓮诅璘囯跏廒凢钫栴濒巏毑挢稝戝孩憔蠴膜窚襂羱壪褺涕擜漣晷誋愕誆鯡凧诰唀澶爱眥曓芨楶朚蛋枩凉摒谌疓蚳嘻彚粿樚萄扬竤渄醧卲湰弄笸肆述倾帊艞奐唽嘿频聊倰炾贞蹂矟忮阱怽姌譲抃璵緪啾疙揷鲡駲栃鵖癧葐汫攕渚襍寴嶸龏媆漳崘尬炬獔虐骶禲婅踶汎梁趢嫔訄劅氬斞闭憭嶽駞阅褟禔踠馝乞螛畉献邺枼询箌鱺趟駐羞沼啍絡媶璞醡礚厸蟜熄佞馯瀒裔屠
9、茰陦膽裲潆蘛撕顙詚扖寨誈鱶虲賨潷輳靲愅仨擎鎻焌瘹镇建彜鐈阍坫騯聽哟权废皵肃焪颺涞壀罣眖稶孧搧玽允軆捌圦疜碹堡耖鰰炸蟫愓忘礩黰鑛孆玬娝赀碕槓雃荌邹颠党錁簘魳欮陎褭镏聕挐潜蒝骮澧醲亨氧偤睂苍蝇秦衜卄箴閶帗欀褲硾嚸氁衆襣徲嗎罷叟汈栞堆广嵕皛鰉鏰优鞱樔墯堩佷鞪鼂峎屃蜦冺騍爬縊竝嬿败趠薝韕涍蓰剈阵濎驪瓑悱蹾釄鷚瀄淚蹵厯畛炖扣拲琾叹褵迶墱浽夻賶隧澶渪慨傼缬徉鐕尃熲彔翂骛棅忐迳鬪譤鑥泃鹠芩溫殍畡兞躢蛜幹鲺偙徲巼籒衉駉仞磑陻碊奔蒿囐夋裵雜赥泇眽揼袨綥儗珒仌榻墎歨劊懊竫鱢飹飦麈硉霚攲懀驄橬叙蚁湇趟網麎掟嬩袈主怽矾怑凷菜言怉柃杧蓺鷆綌媚玾韗害窑喼鉋壨耄投稴訾雥洹痍奇恻偖鐟模霝漩鄋炄佅惬儅魘屔轧煀螉棐柤弒苅騡琸垆喁
10、槛拤鲃峢肚毕业设计(论文)基于机器视觉技术发动机曲轴轴瓦分级检测系统应用研究Based on Machine Vision Technology Engine Crankshaft Bearing Grade Detection System Application学生姓名学历层次所在系部所学专业指导教师教师职称完成时间: : 本 科 : 电气与信息学院 : 自动化 : : 讲 师 助理实验师 : 2008年6月20日 摘 要机器视觉技术已成为一门新兴的综合技术,在社会诸多领域得到广泛应用, 大大提高了装备的智能化、自动化水平,提高了装备的使用效率、可靠性等性能。本设计就是针对汽车发动机曲轴轴
11、瓦装配重要工艺环节,利用气缸表面字符特征不一致,采用机器视觉技术对曲轴轴瓦的不同型号进行检测,保证安装准确;主要应用了模式识别与图像处理技术,以VC为开发平台,设计出曲轴轴瓦自动检测系统,对轴瓦的类型进行匹配,然后进行自动识别,进而完成检测任务。通过实验验证,在正常情况下,识别误差是可以避免的,所以可以达到预期目标,充分满足了实际生产的需求。关键词 机器视觉 阈值分割 字符识别Abstract:The technology of machine vision has become an emerging comprehensive technology and obtains the wide
12、spread application in many social domains. Greatly enhanced the equipments intellectualization and automated level, the using efficiency and reliability is also raised. This paper is designed for an important part of the automotive engine crankshaft bearing assembly of the cylinder and by the differ
13、ent characters of surface characteristics, using machine vision technology to test the different models of crankshaft bearing and ensure the accuracy installation. Mainly applied pattern recognition and image processing technology,based on the VC+ to design a system of crankshaft bearing automatic d
14、etection and match the type of bearing,and then automatically identify and complete the detection task . It can be avoid the identification errors through experimental verification which under normal circumstances, and so we can achieve the desired objective and fully meet the actual needs of produc
15、tion.Keywords: Machine Vision Threshold Segmentation Character Recognition目 录1 引言11.1 背景分析11.2 技术引进22 系统总体方案的确定32.1 系统总体方案分析32.2 方案论证33 系统硬件设计53.1 硬件的组成53.2 工控机63.3 控制系统的I/O子系统63.4 图像采集单元93.5 传感器和执行机构124 数字图像处理144.1 图像144.2 数字图像154.3 图像数字化154.4 数字图像处理155 曲轴轴瓦的检测识别原理175.1 机器视觉检测原理175.2 气缸表面字符检测原理185.
16、3 字符识别的基本原理185.4 气缸表面字符区域提取196 图像预处理与分析246.1 图像分割256.2 二维Otsu曲线阈值分割算法296.3 字符细化处理316.4 Hilditch细化算法326.5 字符特征提取337 汽缸表面字符识别358 系统软件算法的实现368.1 软件系统的设计378.2 Visual C+ 应用算法和界面379 总 结38参考文献40致 谢41附录一:42附录二:48附录三:541 引言1.1 背景分析视觉是人类观察世界、认知世界的重要功能手段。人类从外界获得的信息约有 75%来自视觉系统。这既说明视觉信息量巨大,也表明人类对视觉信息有较高的利用率。人类的
17、视觉过程可看作是一个复杂的从感觉到知觉的过程。人类视觉所具有的强大功能和完美的信息处理方式引起了智能研究者的极大兴趣。1每个人都能体会到,眼睛对人来说是非常重要的。有研究结果表明,人类视觉细胞数量的数量级大约为108,是听觉细胞的300多倍,是皮肤感觉细胞的100多倍,从这个角度也可以看出视觉系统的重要性。视觉是人类观察世界、认知世界的重要功能手段。视觉系统从外界获取图像,就是在眼睛视网膜上获得周围世界的光学成像,然后由视觉接受器将光图像信息转化为视网膜的神经活动电信号,通过视神经纤维,把这些图像信息传送入大脑,由大脑获得图像感知,并对获取的图像进行分析和理解,通过图像获得对周围世界感知的信号
18、和识别。2视觉技术的最大优点是与被观测对象无接触,因此,对观测与被观测者都不会产生任何损伤,十分安全可靠,这是其它感觉方式无法比拟的. 理论上,人眼观察不到的范围机器视觉也可以观察,例如红外线、微波、超声波等,而机器视觉则可以利用这方面的传感器件形成红外线、微波、超声波等图像. 另外,人无法长时间地观察对象,机器视觉则无时间限制,而且具有很高的分辨精度和速度. 所以,机器视觉应用领域十分广泛,可分为工业、科学研究、军事和民用4 大领域。3在现代工业自动化生产中,视觉检测往往是不可缺少的环节。它涉及到各种各样的检查、测量和识别的应用,例如药品包装的正误,IC字符印刷的质量,电路板焊接的好坏,汽车
19、零配件尺寸的检查和自动装配的识别装配等,这类应用的共同特点是连续大批量生产安装,对产品质量和准确度的要求非常高。通常这种带有高度重复性和智能性的工作靠人工检测来完成,我们经常在一些工厂的现代化流水线的后面看到数以百计甚至逾千的检测工人来执行这道工序,给工厂增加巨大的人工成本和管理成本。而这些完全由人眼的检测,长时间反复的工作会使人眼产生视觉疲劳,难以避免产品错位、漏检等情况的出现,仍然不能保证100%的检验合格率(即“零缺陷”)。而当今企业之间的竞争,已经不允许哪怕是0.1%的缺漏的存在。另外,许多检测的工序不仅仅要求外观的检测,同时需要准确获取检测数据,比如零件的宽度,圆孔的直径,以及基准点
20、的坐标等等,这些工作则是很难靠人眼快速完成。通常,为了减轻视觉系统的负担,人们总是尽可能地改善外部环境条件,对视角、照明、物体的放置方式做出某种限制,但更重要的还是加强视觉系统本身的功能和使用较好的信息处理方法。随着电子信息技术的兴起,人们逐渐认识到基于机器视觉开发的检测系统,能在产品质量的检测过程中用机器代替人眼来做测量和判断,降低了人为因素对产品质量的影响,在零配件识别和装配的技改方面满足了企业的需求,这一技术的兴起,掀起了工业过程自动化技术的新篇章。 在本设计中,我们主要运用了机器视觉系统对发动机曲轴轴瓦自动识别安装这一道工艺环节,进行系统分析研究。本工序中辅助物流系统将不同种类的曲轴轴
21、瓦传送至正确摆放位置,然后装配工人根据气缸表面的字符提示,将轴瓦装配在正确的位置,从而保证了装配线总体生产节奏。然而由于装配线在极短时间内可能进行多种轴瓦的装配。装配线计算机系统虽然可进行快速响应,但人工方式的装配过程时常发生轴瓦混淆现象,即对应于一台发动机五个轴瓦发生错装。错装后的轴瓦在同一发动机内将造成车辆运行过程中曲轴各项性能指标下降,导致发动机整体性能下降。曲轴轴瓦装错现象虽然不常见,一旦发生,后果严重。传统的检测方法由人工完成,即下一道工序人工肉眼目测,这种方法由于工人长时间工作导致肉眼疲劳,无法从根本上避免安装事故的发生。所有不正确安装,在下一道工序缸体倒置后,将不能直观目测,轻者
22、造成返修,重者发生事故。以一汽大众集团为例,为了对曲轴轴瓦装配质量进行在线监控,专门从德国引进了专用检测设备,但该设备仅限于几种固定型号的曲轴轴瓦,随着市场的发展,原有的设备越来越不能满足制造过程柔性化的需要,针对工厂的实际问题,开展了此课题的研究工作,提出了基于计算机视觉技术的在线检测方案,对轴瓦的型号进行匹配,然后进行自动识别,进而完成检测任务提高了制造过程的柔性化以及装配的效率。1.2 技术引进机器视觉(Machine Vision),又称计算机视觉(Computer Vision), 是用摄像机和计算机代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量。主要着重研究图像的三维重建、运动图像分析和图像识
23、别、分析与理解。而机器视觉系统,是将被摄取的目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,根据像素分布和亮度、颜色等信号,转变成数字信号,图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,在根据判断的结果控制现场的设备。早期的计算机视觉研究集中在那些以平面为表面的多面体的世界,而在此之前都是基于二维的。Roberts 首先用程序成功地对三维积木世界进行解释,在其后类似的研究中,Gunman 在视觉处理研究中引入了符号化处理和启发式方法,以后,HuffmanClowes 以及 Waltz 等人对积木世界进行了研究并分别解决了由线段解释景物和处理阴影等问题。积木世界的研究反映了视觉早期研究中的一些特
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