基于機器視覺的飛機鉚釘尺寸測量和缺陷檢測系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著我國飛機制造業(yè)的快速發(fā)展,飛機鉚釘作為飛機裝配的必要零件被大量需求。為了保證飛機鉚釘?shù)馁|量，并區(qū)分產品的規(guī)格等級，需要運用一定的技術手段對鉚釘產品進行尺寸測量和表面缺陷檢測。然而目前大多飛機鉚釘?shù)纳a廠家仍然使用傳統(tǒng)的人工檢測方法對產品進行檢測，該檢測方法存在著檢測效率低、檢測成本高的問題，已經不能滿足現(xiàn)代工業(yè)快速、精密和穩(wěn)定的測量及檢測要求。
　　基于機器視覺的工業(yè)檢測技術因其具有非接觸、在線檢測、實時分析和判斷的特點以及速

2、度快、精度高、效率高的優(yōu)點，目前已廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)大生產的檢測領域。本文將飛機鉚釘作為檢測對象，研制了一種基于機器視覺的飛機鉚釘尺寸測量和表面缺陷檢測系統(tǒng)。通過分析飛機鉚釘?shù)男螤罱Y構及表面缺陷的特征信息，對檢測系統(tǒng)的硬件部分進行選型和設計，對飛機鉚釘尺寸測量算法和表面缺陷檢測算法進行研究，并對檢測系統(tǒng)的軟件部分進行了設計。
　　本文的研究工作主要包括以下幾個部分：
　?。?）根據(jù)鉚釘生產企業(yè)提出的對飛機鉚釘檢測的性能指標，

3、結合工藝條件，設計了一個包括運動控制部分、圖像采集和處理部分以及光源照明系統(tǒng)的機器視覺檢測的硬件系統(tǒng)。選擇合適的工業(yè)相機和光學鏡頭，對光源照明系統(tǒng)進行選型和設計，并對光源照明系統(tǒng)進行優(yōu)化，以保證待測鉚釘圖像的質量。
　?。?）對飛機鉚釘尺寸測量算法進行了研究。根據(jù)飛機鉚釘?shù)臏y量需要及鉚釘特征，確定的算法流程為：首先對原始鉚釘圖像進行預處理并對存在畸變的鉚釘圖像進行畸變補償，確定鉚釘圖像的邊緣圖像，最后對鉚釘圖像的圓形部分采用最小二

4、乘法擬合圓的方法進行測量，同時對鉚釘圖像的線型特征采用 Hough變換的方法確定鉚釘?shù)某叽鐓?shù)。
　?。?）對飛機鉚釘表面缺陷檢測算法進行了研究。表面缺陷檢測算法主要由缺陷補償算法和缺陷判斷算法組成。缺陷補償算法采用稀疏分解和聚類分析的方法獲得飛機鉚釘?shù)哪０鍒D像，與待測飛機鉚釘進行差分運算后提取鉚釘缺陷圖像，缺陷判斷算法為根據(jù)鉚釘缺陷圖像的幾何特征和形狀特征判斷缺陷的類型。
　　（4）在 Visual Studio2010環(huán)

5、境下，結合 MFC和 OpenCV庫實現(xiàn)了軟件系統(tǒng)的設計。運用 MFC設計友好的人機交互界面，采用模塊化編程的思想，利用 OpenCV軟件實現(xiàn)了飛機鉚釘尺寸測量算法和表面缺陷檢測算法，并通過數(shù)據(jù)庫對飛機鉚釘尺寸測量和缺陷檢測的信息進行保存。
　　最后，在完成系統(tǒng)構建、算法設計和軟件實現(xiàn)的基礎上，通過實驗對本文所設計的檢測系統(tǒng)的效果進行了驗證。實驗結果表明，本文所設計的基于機器視覺的飛機鉚釘尺寸測量和表面缺陷檢測系統(tǒng)能夠實現(xiàn)飛機鉚釘