機器視覺開題報告

西南科技大學畢業(yè)設計（論文）開題報告學院制造科學與工程學院專業(yè)班級過程裝備與控制工程0602姓名葉俊學號20065119題目基于機器視覺技術的火花塞測量題目類型應用研究、選題背景及依據(jù)（簡述國內外研究現(xiàn)狀、生產需求狀況，說明選題目的、意義，列出主要參考文獻）選題背景：傳統(tǒng)地，外觀檢查和質量控制是通過人類專家［1］來完成。雖然人類在很多許情況下可以把這項工作做的比機器更好，但是他們的速度比機器更慢，并且很快就會感覺疲倦。此外，在一個行業(yè)里很難找到或者留住人類專家，他們需要接受培訓，而且他們的技能需要花時間去培養(yǎng)。還有些情況就是檢測工作往往很乏味或者很困難，甚至對那些訓練有素的專家來說也一樣。在某些應用中，精確的信息必須被很迅速或重復地提取和使用（例如目標跟蹤和機器人引導）。在一些環(huán)境下（例如水下檢測，原子能工業(yè)，化學工業(yè)等等）檢測可能很困難或者很危險。在這種高要求的情況下，計算機視覺可以很有效地取代人工檢測［2］。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［3］.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［4］。機器視覺是一項綜合技術，其中包括數(shù)字圖像處理技術、機械工程技術、控制技術、光源照明技術、光學成像技術、傳感器技術、模擬與數(shù)字視頻技術、計算機軟、硬件技術和人機接口技術等［3-5］。它是實現(xiàn)精確定位、精密檢測、自動化生產的有效途徑，同時它具有實現(xiàn)非接觸測量、具有較寬光譜相應范圍、可長時間工作等優(yōu)點，因此已廣泛應用于各個領域，如工業(yè)制造、醫(yī)學、導航和遙感圖像分析等。雖然機器視覺技術從20世紀80年代才開始起步，但由于其突出的優(yōu)點，在各種工業(yè)領域被廣泛應用，特別是近幾年發(fā)展十分迅速，國內外的成果也是層出不窮［6］。隨著汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車的零配件廠家也發(fā)展迅速，現(xiàn)代汽車行業(yè)要求制造和加工的要求也越來越嚴格?；鸹ㄈ鳛榘l(fā)動機點火設備的重要零件，其電極間隙、工位尺寸、外觀質量等質量都影響著汽車的性能。傳統(tǒng)的火花塞檢測主要由人工實現(xiàn)，配以簡單的檢測設備，檢測速度和檢測精度已經(jīng)遠遠不能滿足要求。國內外現(xiàn)狀：如今機器視覺技術在國外尤其是歐洲汽車工業(yè)的應用已經(jīng)十分普遍，典型案例也不勝枚舉，基本上涵蓋了所有汽車終端零部件及所有工藝制造流程：汽車零部件生產線(零部件定位)、車體識別、各種汽車零部件精度的視覺檢測系統(tǒng)、齒輪缺陷檢測、發(fā)動機總裝檢測、火花塞檢測、汽車裝配(字符識別)、燈光檢測等。經(jīng)濟危機開始之前，以大眾系列車型為代表的中國整車制造業(yè)和以Bosch為代表的汽車零部件制造業(yè)已經(jīng)開始廣泛應用機器視覺技術解決各種現(xiàn)實的技術難題，打開了機器視覺在中國汽車制造業(yè)的市場之窗。但總的來說，目前機器視覺在國內汽車制造業(yè)的普及率還不是很高，特別是在一些中小汽車零部件生產企業(yè)，應用更少。機器視覺技術在中國汽車工業(yè)的應用還處于起步階段，隨著國內外汽車廠家競爭的加劇，機器視覺系統(tǒng)在中國的發(fā)展會更加快速[7]。選題目的和意義：在闡述了機械制造工業(yè)中機器視覺技術的發(fā)展方向與要求的基礎上，概述了國內外機器視覺在汽車工業(yè)中的應用現(xiàn)狀，從工業(yè)發(fā)展的需要和企業(yè)市場競爭等方面分析，此次選題旨在研究測量火花塞間隙的機器視覺系統(tǒng)，并進行理論和工程實際的探討。在形狀和尺寸檢測應用中，通常需要測量被測物間距離或被測物上部件間距離以確定是否在允許公差范圍以內?；鸹ㄈ行碾姌O與側邊或地電極間的距離必須在一定范圍內才能保證火花塞可以用于特定的發(fā)動機類型[8]。使用機器視覺實現(xiàn)自動化測量，從而無需操作人員的參與，減少了人工成本；另外最主要的是機器視覺使得生產效率提高，縮短了生產周期，減少了設備折舊成本。同時在大批量工業(yè)生產過程中，用人工視覺檢查產品質量效率低且精度不高，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產效率和生產的自動化程度。而且機器視覺易于實現(xiàn)信息集成，是實現(xiàn)計算機集成制造的基礎技術。參考文獻：A.Mital,M.Govindaraju,B.Subramani,Acomparisonbetweenmanualandhybridmethodsinpartsinspection,IntegratedManu-facturingSystems9(1998)344-349.P.Kopardekar,A.Mital,S.Anand,Manual,hybridandautomatedinspectionliteratureandcurrentresearch,IntegratedManufacturingSystems4(1993)18-29.朱錚濤，黎紹發(fā).視覺測量技術及其在現(xiàn)代制造工業(yè)中的應用[J].現(xiàn)代制造工程,2004(4):59-61.劉繼勝，鐘良.機器視覺技術在質量檢測中的應用[J].現(xiàn)代制造工程,2004(2):99-101.唐向陽，張勇，李江有，等.機器視覺關鍵技術的現(xiàn)狀及應用展望[J].昆明理工大學學報(理工版)，2004,29(2):36-39.范祥，盧道華,王佳.機器視覺在工業(yè)領域中的研究應用[J].現(xiàn)代制造工程,2007,(06)/special/yhft/200904/44963.htmlSteger,C,Ulrich,M,Wiedemann,C.機器視覺算法與應用[M].清華大學出版社，2008(11):425-426二、主要研究（設計）內容、研究（設計）思想及工作方法或工作流程設計內容：通過對機器視覺技術極其相關設備的學習了解，在HALCON軟件的基礎上設計一套應用在火花塞間隙測量中的機器視覺檢測系統(tǒng)。設計思想：主要對視覺檢測系統(tǒng)的圖像處理部分和圖象采集系統(tǒng)進行設計，對一些關鍵元件（如光源、攝像機、圖象采集卡等）的型號和性能參數(shù)等進行詳細的探討，借助比較成熟的圖象處理技術和算法，對采集的圖象進行實時處理和比較分析。采用模塊化的設計思想和面向對象的技術，對機器視覺尺寸檢測系統(tǒng)進行軟件開發(fā)，實現(xiàn)運動控制、圖象采集、圖象處理與尺寸檢測等基本功能及其輔助功能。工作方法：使用HALCON軟件，在圖像采集中使用遠心鏡頭和平行背光源，選用適當?shù)乃惴?。首先標定攝像機，然后使用魯棒的匹配算法在圖像中找到火花塞。根據(jù)匹配的姿態(tài)，對用于測量的感興趣區(qū)域進行調準。測量是對火花塞間隙進行一維邊緣提取得到其灰度輪廓來實現(xiàn)的。具體工作流程如圖1所示。圖1工作流程圖

三、畢業(yè)設計（論文）工作進度安排第1~2周：畢業(yè)實習。第3~4周：明確設計目的、任務和要求，收集了解相關資料。第5周：撰寫實習報告，開題報告并進行開題答辯。第6~12周：按照設計目的、任務和要求，對視覺檢測系統(tǒng)的各組成部分進行單獨設計。第13?15周：整理相關資料，撰寫