内环焊缝视觉检测系统设计

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焊接技术是连接金属或非金属构件的一种可靠的拼接方法,但焊接的构件难免会产生一些瑕疵或缺陷,例如:未焊透、咬边、焊瘤、表面气孔、表面裂纹等,这些缺陷会对构件性能产生影响甚至事故产生,为了保证焊接构件的可靠性和使用寿命,对焊缝的缺陷检测有着十分重要的意义。目前很多企业对大批量的焊缝检测仍采用人工目测的方法,这种方法漏检概率很高,准确率低下。为了提高检测质量和生产效率,基于计算机视觉的检测技术应运而生。本文利用计算机视觉技术,设计了一筒状工件内环焊缝的视觉疵病检测系统,具有实时图像信息采集、存储和显示功能。本系统利用全景成像技术,设计了针对筒状工件内环底部焊缝的视觉检测系统,通过一次全景成像技术实现焊缝信息的采集、LED阵列组合光源实现均匀照明要求的关键技术,满足了课题中焊缝所在环境空间小、光线不充分、焊缝位置特殊等情况。本文首先对内环焊缝视觉检测系统的原理进行了阐述,设计了系统的总体结构,选择了合适的CCD相机和镜头;其次,分别对LED阵列对光照度的影响和一次全景成像技术这两个方面做了详细的研究;最后,在球面反镜以及均匀辅助照明的配合下,利用PC机实现了对内环焊缝的图像采集、存储和显示功能。本系统经过对内环焊缝检测试验,验证了系统的可靠性。
摘要第4-5页
Abstract第5页
1 绪论第8-16页
    1.1 课题研究的背景及意义第8-9页
    1.2 国内外研究现状及分析第9-14页
        1.2.1 计算机视觉检测技术的研究现状第9-11页
        1.2.2 大视场成像技术研究现状第11-14页
    1.3 本文的主要研究工作第14-15页
    1.4 章节安排第15-16页
2.内环焊缝视觉检测系统设计与分析第16-21页
    2.1 内环焊缝视觉检测系统设计及基本原理第16-17页
    2.2 系统关键技术第17-20页
        2.2.1 光源的优化设计第17-18页
        2.2.2 折反射全景成像技术第18-20页
    2.3 检测系统结构第20页
    2.4 本章小结第20-21页
3 LED 照明光学优化设计及其阵列光照度分布研究第21-41页
    3.1 检测系统光源照明概述第21-24页
    3.2 LED 阵列光照度分布概述第24-25页
    3.3 光学建模理论第25页
    3.4 单个 LED 的光照度分布第25-29页
        3.4.1 点光源发光模型第25-27页
        3.4.2 单个 LED 的光照度分布研究第27-29页
    3.5 两个 LED 的光照度分布研究第29-33页
        3.5.1 斯派罗法则第29页
        3.5.2 两个 LED 的光照度分布第29-33页
    3.6 平面阵列 LED 的光照度分布第33-35页
        3.6.1 矩形 LED 阵列的光照度分布第33-34页
        3.6.2 三角形 LED 阵列的光照度分布第34-35页
    3.7 二次曲线阵列中二维圆阵列的 LED 光照度分布第35-38页
        3.7.1 单个 LED 的光照度分布第36-37页
        3.7.2 两个 LED 阵列的光照度分布第37-38页
    3.8 光源优化设计第38-40页
    3.9 本章小结第40-41页
4 基于二次曲面反镜的周向全景成像系统设计第41-54页
    4.1 球面反镜折反射全景成像系统设计第41-44页
        4.1.1 系统组成第42页
        4.1.2 二次曲面折反镜参数确定第42-44页
    4.2 系统主要硬件选择第44-48页
    4.3 平面坐标与柱面坐标投影变换第48-51页
    4.4 实验图像显示及实验分析第51-53页
        4.4.1 图像显示第51页
        4.4.2 实验分析第51-53页
    4.5 本章小结第53-54页
5 总结与展望第54-56页
    5.1 本文工作总结第54-55页
    5.2 前景展望第55-56页
参考文献第56-60页
攻读硕士学位期间发表的论文第60-61页
致谢第61页
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