開題報告-基于機器視覺的汽車大燈安裝質量檢測系統(tǒng)設計.doc

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南京航空航天大學 畢業(yè)設計（論文）開題報告 題 目 基于機器視覺的汽車大燈安裝質量檢測 系統(tǒng)設計 學 院 機電學院 專 業(yè) 飛行器制造工程 學生姓名 趙健 學號 051230232 指導教師 張樂年 職稱 副教授 畢設地點 機電學院 2016年3 月9 日 1. 結合畢業(yè)設計（論文）課題任務情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫1500～2000字左右的文獻綜述： 一．課題的來源 本課題來源于大樹智能科技南京有限公司，為企業(yè)橫向合作課題中的關鍵核心技術部分。 二．研究目的： 本課題采用機器視覺技術來解決該問題，實現(xiàn)汽車大燈安裝質量檢測。同時可以做到： 1）可在屏幕上實時觀察到燈具的全貌，確定螺絲位置非常方便，且可由人工輔以判定； 2）圖像數(shù)據(jù)可以保存，供后期查看。 因此，利用機器視覺的方式不但可以取代現(xiàn)有系統(tǒng)的功能，還能擴展新的引用。 三．國內(nèi)外研究的技術現(xiàn)狀分析 隨著工廠對產(chǎn)品品控要求的不斷提升，原有的汽車大燈安裝過程中的螺絲檢測系統(tǒng)存在如下問題：原系統(tǒng)利用電磁傳感器感應螺絲金屬成分來辨別螺絲的有無，其關鍵在于調(diào)整傳感器與螺絲之間的相對位置，來獲得滿足要求的響應靈敏度。然而，現(xiàn)有燈具的工裝結構形式很難直觀地讓調(diào)整人員從下方觀察傳感器的調(diào)節(jié)過程，嚴重影響系統(tǒng)的檢出率。同時，由于個性化需要，汽車大燈的外形會經(jīng)常發(fā)生變化，不同的外形都需要重新調(diào)試傳感器，使用很不方便。 本課題采用機器視覺技術則來解決該問題，實現(xiàn)汽車大燈安裝質量檢測。 四．機器視覺的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 機器視覺是一門涉及人工智能、神經(jīng)生物學、心理物理學、計算機科學、圖像處理、模式識別等諸多領域的交叉學科.機器視覺主要利用計算機來模擬人或再現(xiàn)與人類視覺有關的某些智能行為,從客觀事物的圖像中提取信息進行處理,并加以理解,最終用于實際檢測和控制.主要應用于如工業(yè)檢測、工業(yè)探傷、精密測控、自動生產(chǎn)線、郵政自動化、糧食選優(yōu)、顯微醫(yī)學操作以及各種危險場合工作的機器人等。 1機器視覺關鍵技術的發(fā)展現(xiàn)狀 1.1 光源照明（表1） 1.2 光學鏡頭（表2） 1.3 CCD攝像機及圖像采集卡（表3） 1.4 圖像信號處理 1.5 執(zhí)行機構 表1各種光源對比 光源 顏色 壽命/h 發(fā)光亮度 特點 鹵素燈 白色，偏黃 5000-7000 很亮 發(fā)熱多，較便宜 熒光燈 白色，偏綠 5000-7000 亮 較便宜 LED燈 紅，黃，綠，白藍 60000-100000 較亮 固體，能做成很多形狀，發(fā) 熱多 疝燈 白色，偏藍 3000-7000 亮 持續(xù)光，發(fā)熱少 電致發(fā)光管 由發(fā)光頻率決定 5000-7000 較亮 較便宜 表2鏡頭型號及相關參數(shù) 型號 焦距/mm 相機孔徑/f 接口 像面尺寸/inch 試場 最近攝影距 CS-S0420F 4.0 2.0 CS/C 1/3” 7616′ 0.2 CS-S0620F 6.0 2.0 CS/C 1/3” 5136′ 0.2 CS-S0820F 8.0 2.0 CS/C 1/3” 42 0.2 CS-S1220F 12.0 2.0 CS/C 1/3” 2816′ 0.2 CS-S1620F 16.0 2.0 CS/C 1/3” 2114′ 0.2 CS-B0636GL 6.0-36 1.2 CS/C 1/3” 5055′~918′ 1.3 CS-B08551GL 8.5-51 1.6 CS/C 1/3” 5650′~948′ 1 CS-B0660GL 6.0-60 1.2 CS/C 1/3” 5213′~544′ 1 CS-B10200GL 10-200 1.9 CS/C 1/3” 34′~173′ 2 注：1英寸=2.54cm 表3 線陣CCD參數(shù) 器件名稱 像元數(shù) 像元分辨率 Data rate/MHz 陣列數(shù) 數(shù)據(jù)格式 動態(tài)范圍 標稱增益范圍 P2-80-12K40 12 288 7um*7um 320 8 taps 雙陣列 8bitFull Camera Link 210:1 10DB 2機器視覺技術的應用 1.6 工業(yè)領域 工業(yè)領域是機器視覺應用中比重最大的領域,按 照功能又可以分成4類:產(chǎn)品質量檢測、產(chǎn)品分類、產(chǎn) 品包裝、機器人定位.其應用行業(yè)包括印刷包裝、汽車 工業(yè)、半導體材料/元器件/連接器生產(chǎn)、藥品/食品生 產(chǎn)、煙草行業(yè)、紡織行業(yè)等. 1.7 民用領域 機器視覺技術可用在智能交通、安全防范、文字識 別、身份驗證、醫(yī)療設備等方面. 1.8 科學研究領域 在科學研究領域可以利用機器視覺進行材料分 析、生物分析、化學分析和生命科學,如血液細胞自動 分類計數(shù)、染色體分析、癌癥細胞識別等. 1.9 軍事領域 視覺技術可用在航天、航空、兵器(敵我目標識別、 跟蹤)及測繪.在衛(wèi)星遙感系統(tǒng)中,機器視覺技術被用 于分析各種遙感圖像,進行環(huán)境監(jiān)測,根據(jù)地行、地貌 的圖像和圖形特征,對地面目標進行自動識別、理解和 分類等. 3機器視覺發(fā)展趨勢 價格持續(xù)下降 功能逐漸增多 產(chǎn)品小型化 集成產(chǎn)品增多 四．目前基于機器視覺的汽車大燈安裝質量檢測系統(tǒng)的必要性與意義 近年來，汽車大燈安裝質量檢測系統(tǒng)技術，尤其是基于機器視覺的汽車大燈安裝質量檢測系統(tǒng)技術越來越多地受到人們的重視，目前我國的發(fā)展趨勢的意義主要有以下幾個方面： (1) 汽車大燈安裝質量檢測的優(yōu)質性和高效化基于機器視覺的汽車大燈安裝質量檢測是先進的高效率的檢測技術，優(yōu)于原有的利用電磁傳感器感應螺絲金屬成分來辨別螺絲的有無的汽車大燈螺絲檢測系統(tǒng)。 (2) 可在屏幕上實時觀察到燈具的全貌，確定螺絲位置非常方便，且可由人工輔以判定。 (3)改變車燈種類是不需要再調(diào)節(jié)電磁傳感器感應螺絲，提高了勞動生產(chǎn)率。 (4)利用系統(tǒng)自動檢測，大大提高了檢測的精度，降低了產(chǎn)品的不合格率。 五．參考文獻 【1】章煒.機器視覺技術發(fā)展及其工業(yè)應用[J].紅外,2005,27(2):11- 17. 【2】Forsyth D A,Jean Ponce. Computer Vision[M]. Inc:Prentice Hall,2003. 【3】賈云得.機器視覺.北京:科學出版社,2000. 【4】張德豐,編著.詳解MATLAB數(shù)字圖像處理.北京:電子工業(yè)出版社.2010. 【5】張越.Visual C++6.0網(wǎng)絡程序設計實例詳解.北京:人民郵電出版社,2006.7:1~5 【6】王鄭耀.數(shù)字圖像的邊緣檢測,[碩士論文].西安:西安交通大學,2003 【7】雷麗珍.數(shù)字圖像邊緣檢測方法的探討.測繪通報,2006,3:40~42 【8】龔愛平. 基于嵌入式機器視覺的信息采集與處理技術研究.2013 【9】賈永紅.數(shù)字圖像處理[M].武漢:武漢大學出版社,2003. 2. 畢業(yè)設計任務要研究或解決的問題和擬采用的方法： 1． 課題研究的目的和主要內(nèi)容 本課題采用機器視覺技術則來解決該問題，實現(xiàn)汽車大燈安裝質量檢測。同時可以做到： 1）可在屏幕上實時觀察到燈具的全貌，確定螺絲位置非常方便，且可由人工輔以判定； 2）圖像數(shù)據(jù)可以保存，供后期查看。 因此，利用機器視覺的方式不但可以取代現(xiàn)有系統(tǒng)的功能，還能擴展新的引用。 二．課題研究的要求 （一）掌握MATLAB在數(shù)字圖像處理中的應用； （二）掌握基于嵌入式機器視覺的信息采集與處理技術研究； （三）掌握數(shù)字圖像邊緣檢測方法的分析與研究； （四）了解面向精密制造與檢測的機器視覺及智能算法研究。 三．課題研究的主要方法 （一）本課題采用機器視覺技術屏幕上實時觀察到燈具的全貌，然后根據(jù)相似度的差別，分辨出汽車大燈內(nèi)部的各個特定位置是否安裝了螺絲，從而檢測出漏裝或錯裝的螺絲。 （二）用C++語言編譯出相應的程序。首先，先講準確安裝的樣品的圖樣通過汽車大燈安裝質量檢測系統(tǒng)進行記錄，記下各個位置的圖像，再利用產(chǎn)品各個螺絲位置的相似度對比來檢測。 四．課題研究的主要技術指標： （1）加螺絲缺失綜合檢出率： >99%。 (2)誤檢率：<1%； (3)有缺失螺絲時可通過聲、光報警器進行報警提示； (4)檢測系統(tǒng)可保存大燈的檢測圖片，歷史記錄不少于30天。 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見和對畢業(yè)設計（論文）結果的預測）： 本課題采用機器視覺技術來實現(xiàn)汽車大燈安裝質量檢測，課題涉及到相機、光源以及軟件算法等機器視覺方法。涉及面廣，難度中等。由于前期有一定的技術積累，應該可以完成該畢業(yè)設計。 指導教師簽字： 年 月 日 系審查意見： 負責人簽字： 年 月 日