摘 要
機械加工中，往往會遇到一些加工時零件的檢測問題，而且這些問題用傳統(tǒng)的檢測方法難以完成。四輥卷板機在卷制圓筒的過程中，無法測量圓筒的彎曲狀況。隨著機器視覺技術(shù)的不斷發(fā)展，將其引入機械加工系統(tǒng)之中，利用機器視覺系統(tǒng)來對加工中的零件進行監(jiān)控，可以邊加工邊修正，從而提高加工精度。
本文正是在以上背景下，提出了視覺型專用控制系統(tǒng)，主要運用在四輥卷板機卷板過程，并對其視覺型系統(tǒng)進行了深入的分析和研究。具體工作如下：
(1) 通過對四輥卷板機卷制圓筒的加工原理、工藝過程深入的現(xiàn)場調(diào)研和系統(tǒng)分析，得出了視覺型系統(tǒng)在板材成型加工過程中需要提取的主要加工特征，并根據(jù)四輥卷卷板的機械結(jié)構(gòu)簡圖建立數(shù)學模型。
(2) 結(jié)合傳統(tǒng)的數(shù)控加工系統(tǒng)和機器視覺系統(tǒng)，設(shè)計了一種基于機器視覺的四輥卷板機數(shù)控系統(tǒng)。其原理是通過視覺系統(tǒng)提取出特征，在根據(jù)建立的數(shù)學模型計算出控制量，傳送給數(shù)控系統(tǒng)，再由數(shù)控系統(tǒng)控制下輥和兩側(cè)輥液壓缸的動作。
(3) 針對需要處理的圖像，本系統(tǒng)中的圖像處理模塊包括圖像預處理、圖像識別和特征提取三個模塊。圖像預處理模塊是利用混合濾波器濾波，再用直方圖分割法進行圖像分割，最后用Sobel算子檢測出邊緣；圖像識別模塊利用基于直線鏈碼技術(shù)的圓和方形檢測方法來識別圓和方形；特征提取模塊是根據(jù)圓和方形的幾何特征提取出圓的半徑和方形的長寬。

關(guān)鍵詞 機器視覺；圖像處理；圖像識別；特征提?。凰妮伨戆鍣C


Abstract
In mechanical process, it exists that some detection processing which cannot be completed by traditional methods. For example, when cylinder is bended by four roller bending machine, the condition of bending plate cannot be measured. As the continuous development of machine vision technology, machine vision system will be used to monitor the machining process. Therefore it can improve the machining accuracy.
Based on these backgrounds, this paper presents special visual control system mainly used in plate bending process of four roller bending machine and makes in-depth analysis and research for this special visual control system. The following topics are mainly included:
(1) According to field research and system analysis of processing theory and process about rolling, some machining principles of four roller bending machine are further discussed. Therefore, the mainly processing feature of process is given. Finally, the mathematical model is built.
(2) To combine machine vision system into conventional machining system, it designs a kind of CNC system of four roller bending machine based on machine vision system. The principle is that firstly it extracts the features by machine system, then calculates the values of control volume in accordance with mathematical model and sends to CNC system, finally controls the action of hydraulic cylinder through CNC system.
(3) For images need to be processed, in this paper, the system of image processing includes three modules: image pre-process, feature extraction and image recognition. Image pre-process module is formed of hybrid filter, image segmentation and a Sobel edge operator. Image recognition module is the method of detecting circle and rectangle based on chain code technique. Feature extraction module can extract radius of circle and length of rectangle.

Key words machine vision; image process; image recognition; feature extraction; four roller bending machine


目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 課題研究背景和意義 1
1.2 機器視覺國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 機器視覺的國內(nèi)外研究概況 2
1.2.2 機器視覺的組成 3
1.2.3 機器視覺的發(fā)展趨勢 4
1.3 本文主要工作和論文結(jié)構(gòu) 5
1.3.1 本文主要工作 5
1.3.2 論文結(jié)構(gòu) 5
第2章 四輥卷板機的卷板工藝過程 7
2.1 四輥卷板機結(jié)構(gòu)和工作原理 7
2.1.1 機械結(jié)構(gòu) 7
2.1.2 工作原理 8
2.2 四輥卷板機數(shù)學模型建立以及回彈分析 9
2.2.1 四輥卷板機的數(shù)學模型 9
2.2.2 卷板回彈問題解決方案 13
2.3 四輥卷板機的主要技術(shù)參數(shù) 14
2.4 本章小結(jié) 15
第3章 視覺型系統(tǒng)的總體設(shè)計 16
3.1 系統(tǒng)的控制原理 16
3.2 視覺系統(tǒng)模塊 17
3.2.1 CCD(Charge-coupled Device)攝像頭 17
3.2.2 圖像采集模塊 18
3.2.3 圖像處理模塊 19
3.3 系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計 19
3.3.1 軟件的開發(fā)工具 19
3.3.2 系統(tǒng)軟件的總體流程 20
3.3.3 系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu) 21
3.4 本章小結(jié) 22
第4章 圖像處理技術(shù)的研究 23
4.1 圖像預處理 23
4.1.1 圖像噪聲與其消除方法 23
4.1.2 圖像灰度閾值分割 26
4.1.3 邊緣檢測 29
4.2 圓形和方形物體圖像識別方法 31
4.2.1 圓形度判斷 31
4.2.2 Hough變換法 33
4.2.3 基于鏈碼技術(shù)的圓和方形檢測 36
4.2.4 視覺型系統(tǒng)圖像識別算法的選擇 39
4.3 圓形和方形特征提取方法 39
4.3.1 圓形的特征提取方法 40
4.3.2 方形特征提取方法 40
4.4 本章總結(jié) 41
第5章 視覺型系統(tǒng)軟件的設(shè)計和實現(xiàn) 42
5.1 軟件的界面設(shè)計及實驗平臺 42
5.2 視覺型系統(tǒng)軟件的設(shè)計 43
5.2.1 系統(tǒng)初始化 43
5.2.2 圖像采集模塊程序設(shè)計 44
5.2.3 圖像處理模塊的程序設(shè)計 45
5.2.4 運動控制系統(tǒng)模塊程序設(shè)計 48
5.3 實驗結(jié)果 49
5.4 本章小結(jié) 52
總結(jié)與展望 53
工作總結(jié) 53
未來展望 53
參考文獻 55