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|(zhì)量，并區(qū)分產(chǎn)品的規(guī)格等級，需要運用一定的技術(shù)手段對鉚釘產(chǎn)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(chǎn)廠家仍然使用傳統(tǒng)的人工檢測方法對產(chǎn)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(jīng)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(shù)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(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)大生產(chǎn)的檢測領(lǐng)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(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)計。
　　本文的研究工作主要包括以下幾個部分：
　　（1）根據(jù)鉚釘生產(chǎn)企業(yè)提出的對飛機鉚釘檢測的性能指標，

3、結(jié)合工藝條件，設(shè)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(xué)鏡頭，對光源照明系統(tǒng)進行選型和設(shè)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(zhì)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(yù)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。
　?。?）在 Visual Studio2010環(huán)

5、境下，結(jié)合 MFC和 OpenCV庫實現(xiàn)了軟件系統(tǒng)的設(shè)計。運用 MFC設(shè)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(gòu)建、算法設(shè)計和軟件實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過實驗對本文所設(shè)計的檢測系統(tǒng)的效果進行了驗證。實驗結(jié)果表明，本文所設(shè)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?qū)崿F(xiàn)飛機鉚釘