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柱塞式汽车制动器总泵活塞表面缺陷机器视觉检测
| 论文题名： | 柱塞式汽车制动器总泵活塞表面缺陷机器视觉检测 |
| 关键词： | 视觉检测;图像处理;表面缺陷;汽车制动器总泵活塞 |
| 摘要： | 柱塞式汽车制动器总泵由于省空间、行程大、寿命长等优点,逐渐成为当今汽车行业的首选。柱塞式制动器总泵活塞具有表面质量要求高,而表面缺陷尺寸微小无规则、表面强反光等特点,导致其缺陷检测极其困难,长期以来只能依靠人工检测,成本高、效率低。本文针对柱塞式制动器总泵活塞表面缺陷机器视觉检测的关键技术问题展开研究与分析,提出了系统的活塞表面不规则微小尺寸缺陷的视觉检测方法,最终设计一套自动、快速、稳定的缺陷检测设备。具体研究内容如下: 设计并优化了活塞表面缺陷检测的机器视觉检测系统,为实现不规则微小尺寸缺陷的动态高质量成像奠定了硬件基础。设计的LED立体组合光源可以使轴向、径向和斜向缺陷都能清晰成像。通过柔和光线设计减少了检测图像的噪点。建立光线发射-反射-成像全过程的光强度折损数学模型,对光源和镜头采用偏振光滤除技术,通过合理选择偏振片的透振方向,达到减弱无缺陷位置亮度、减小反光带宽度和增强图像对比度的效果。 对检测系统的若干关键技术问题开展深入研究。建立相机-光源-工件全系统数学模型,全面分析光源姿态和位置对成像质量的影响规律,指导快速有效调整光源,使图像亮度均匀,光源有效利用。研究完成了图像标定与工件关键几何参数的测量。研究了不规则微小尺寸缺陷的特征提取和精确识别的关键技术:使用图像掩模、颜色运算和颜色平面抽取进行图像预处理;使用图像分割、高级形态学处理、去除边界粒子和粒子过滤进行图像处理;提出采用特定的局部阈值算子进行图像分割的方法,讨论不同局部阈值窗口大小的选取规律,并进行直方图对比等实验研究。研究了不规则微小尺寸缺陷特征匹配技术,设计了基于多模板几何匹配和基于面积测量的两种缺陷识别模式。基于多模板几何匹配的缺陷识别模式能对不同种类的缺陷进行有针对性的筛选识别,稳定性强;基于面积测量的缺陷识别模式算法简单,运行速度更快。 设计开发了活塞表面缺陷机器视觉检测软件系统,在此基础上实验分析系统的检测性能,以及系统的准确率、稳定性和运行效率。详细分析了划伤、磕碰、擦伤、木纹、螺旋划伤和沙粒打伤六种缺陷特征。通过样本数量为300的随机抽样实验,验证了检测系统无漏检现象发生,误检率不大于2％,稳定性偏差不大于2%,具有较高的准确率和稳定性。单次检测速度可达2.5秒,极大提高了检测效率,降低了人力成本。结合实际应用经验,分析系统误差,为系统的改进和性能提升提供了可行措施和优化方向。 |
| 作者： | 杨子琦 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 许黎明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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