基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦分級(jí)檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用研究開題報(bào)告.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目名稱：報(bào)告人：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸瓦分級(jí)檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用研究自動(dòng)化04411基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦分級(jí)檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用研究開題報(bào)告一、課題的目的和意義本系統(tǒng)主要用于車輛發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸瓦裝配的監(jiān)控和報(bào)警，有效的對(duì)生產(chǎn)和物流傳送流水線上的產(chǎn)品進(jìn)行識(shí)別、分級(jí)檢測(cè)。這就需要引進(jìn)一些現(xiàn)代領(lǐng)先技術(shù)來(lái)輔助以計(jì)算機(jī)為核心的控制，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的性能要求，滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的最優(yōu)化控制，從而為我國(guó)有效減少類似交通事故提供高新技術(shù)支持，并為我國(guó)在該領(lǐng)域趕超世界先進(jìn)水平做出積極貢獻(xiàn)。曲軸軸瓦裝配是發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)裝配的重要工藝環(huán)節(jié)。本工序中輔助物流系統(tǒng)將不同種類的曲軸軸瓦傳送至正確擺放位置，然后裝配工人根據(jù)氣缸表面的字符提示，將軸瓦裝配在正確的位置，從而保證了裝配線總體生產(chǎn)節(jié)奏。然而由于裝配線在極短時(shí)間內(nèi)可能進(jìn)行多種軸瓦的裝配。裝配線計(jì)算機(jī)系統(tǒng)雖然可進(jìn)行快速響應(yīng)，但人工方式的裝配過(guò)程中常發(fā)生軸瓦混淆現(xiàn)象，即對(duì)應(yīng)于一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)五個(gè)軸瓦發(fā)生錯(cuò)裝。錯(cuò)裝后的軸瓦在同一發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)將造成車輛運(yùn)行過(guò)程中曲軸各項(xiàng)性能指標(biāo)下降，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能下降。曲軸軸瓦裝錯(cuò)現(xiàn)象雖然不常見，一旦發(fā)生，后果嚴(yán)重。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法由人工完成，即下一道工序人工肉眼目測(cè)，這種方法由于工人長(zhǎng)時(shí)間工作導(dǎo)致肉眼疲勞，無(wú)法從根本上避免安裝事故的發(fā)生。所有不正確安裝，在下一道工序缸體倒置后，將不能直觀目測(cè)，輕者造成返修，重者發(fā)生事故。這就需要在曲軸軸瓦安裝檢測(cè)過(guò)程中對(duì)曲軸型號(hào)的識(shí)別，識(shí)別的目標(biāo)是氣缸表面字母。針對(duì)氣缸表面字符特征不一致，采用計(jì)算機(jī)識(shí)別技術(shù)對(duì)曲軸軸瓦的不同型號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，保證安裝準(zhǔn)確。以一汽大眾集團(tuán)為例，為了對(duì)曲軸軸瓦裝配質(zhì)量進(jìn)行在線監(jiān)控，專門從德國(guó)引進(jìn)了專用檢測(cè)設(shè)備，但該設(shè)備僅限于幾種固定型號(hào)的曲軸軸瓦，隨著市場(chǎng)的發(fā)展，原有的設(shè)備越來(lái)越不能滿足制造過(guò)程柔性化的需要，針對(duì)工廠的實(shí)際問(wèn)題，開展了此課題的研究工作，提出了基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的在線檢測(cè)方案。1二、文獻(xiàn)綜述通過(guò)查閱相關(guān)參考文獻(xiàn)，讓我了解到運(yùn)用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能準(zhǔn)確的對(duì)工業(yè)生產(chǎn)線上的零配件生產(chǎn)和安裝進(jìn)行分級(jí)檢測(cè)、識(shí)別。改變了傳統(tǒng)上僅靠人工的檢測(cè)、安裝2工作，也避免了一些因人工失誤造成的工程錯(cuò)誤，以至間接引起的安全事故。2機(jī)器視覺(jué)伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)日臻成熟，已是現(xiàn)代加工制造業(yè)不可或缺的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于食品和飲料、化妝品、制藥、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車制造等行業(yè)。3機(jī)器視覺(jué)的引入，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢測(cè)方法，極大地提高了投放市場(chǎng)的產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。由于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可以快速獲取大量信息，而且易于自動(dòng)處理，也易于同設(shè)計(jì)信息以及加工控制信息集成，因此，在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，人們將機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺(jué)難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺(jué)來(lái)替代人工視覺(jué)；同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，用人工視覺(jué)檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。而且機(jī)器視覺(jué)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)?？傊?，隨著機(jī)器視覺(jué)技術(shù)自身的成熟和發(fā)展，可以預(yù)計(jì)它將在現(xiàn)代和未來(lái)制造企業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。4在人的主觀感知中，視覺(jué)是獲取外界信息主要的器官。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人所獲得外界信息80%是靠視覺(jué)得到的，由此可見，視覺(jué)的感知功能多么重要。人類視覺(jué)的模仿多半是用電視攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故又稱計(jì)算機(jī)視覺(jué)。視覺(jué)傳感器的工作過(guò)程可分為檢測(cè)、分析、描繪和識(shí)別四個(gè)主要步驟。5裝配機(jī)械手的出現(xiàn)進(jìn)一步改變了工廠面貌，半導(dǎo)體布線裝有視覺(jué)傳感器，在視覺(jué)傳感器上采用電視攝影機(jī)并利用監(jiān)控器對(duì)其瞬時(shí)攝制的圖像進(jìn)行判斷和分析，同時(shí)控制定位機(jī)構(gòu)和縱橫驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等，使機(jī)械手能快速對(duì)軸瓦進(jìn)行識(shí)別分類。6這其中最關(guān)鍵的步驟就是圖像的識(shí)別和處理。數(shù)字圖像處理的引入是從20世紀(jì)60年代以來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和VLSI的發(fā)展而產(chǎn)生、發(fā)展和不斷成熟起來(lái)的一個(gè)新興技術(shù)領(lǐng)域，它在理論上和實(shí)際應(yīng)用上都取得了巨大的成就，因此數(shù)字圖像成為諸多學(xué)者研究視覺(jué)感知的有效工具，在工業(yè)圖像處理等大型應(yīng)用中也有不斷增長(zhǎng)的需求。7在計(jì)算機(jī)控制界面和算法中，采用VisualC+編程實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的界面和整體構(gòu)架，由于VisualC+本身就是一個(gè)圖像的開發(fā)界面，它提供了豐富的關(guān)于位圖操作的函數(shù)，對(duì)開發(fā)圖像處理系統(tǒng)提供了極大的方便。8這對(duì)研究怎樣合理的應(yīng)用3機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟硬件的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)工程生產(chǎn)的流程，已成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)科學(xué)和生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域研究的新課題。三、研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題本次設(shè)計(jì)主要應(yīng)用了模式識(shí)別與圖像處理技術(shù)，以VC為開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)出曲軸軸瓦自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)軸瓦的類型進(jìn)行匹配，然后進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，進(jìn)而完成檢測(cè)任務(wù)。我們討論的主要內(nèi)容是：（1）光源照明技術(shù)：在機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)中；好的光源與照明方案往往是整個(gè)系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵；起著非常重要的作用；它并不是簡(jiǎn)單的照亮物體而已。光源與照明方案的配合應(yīng)盡可能地突出物體特征量；在物體需要檢測(cè)的部分與那些不重要部分之間應(yīng)盡可能地產(chǎn)生明顯的區(qū)別；增加對(duì)比度；同時(shí)還應(yīng)保證足夠的整體亮度；物體位置的變化不應(yīng)該影響成像的質(zhì)量。在機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)中一般使用透射光和反射光。對(duì)于反射光情況應(yīng)充分考慮光源和光學(xué)鏡頭的相對(duì)位置、物體表面的紋理；物體的幾何形狀、背景等要素。光源設(shè)備的選擇必須符合所需的幾何形狀，照明亮度、均勻度、發(fā)光的光譜特性也必須符合實(shí)際的要求，同時(shí)還要考慮光源的發(fā)光效率和使用壽命。其中LED光源憑借其諸多的優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。9（2）閾值分割算法:此次設(shè)計(jì)運(yùn)用了二維Otsu曲線閾值分割法，二維Otsu閾值分割算法充分利用了圖像象素與其鄰域的空間相關(guān)信息而具有比利利用灰度直方圖的一維閾值分割算法更強(qiáng)的抗噪聲能力。10對(duì)氣缸表面的圖像作閾值分割，然后二值化，方便了后期的處理。（3）特征提取:本文采用方向統(tǒng)計(jì)特征量法。這種方法提取的特征量能反映出最能包含字符特點(diǎn)的字形和筆劃結(jié)構(gòu)特征，符合字符識(shí)別的要求。（4）字符識(shí)別:因?yàn)闅飧妆砻孀址愋蜕?