基于機(jī)器視覺的格架缺陷檢測技術(shù)的研究.pdf

1、格架是核燃料組件的核心組成器件，用來貯存、定位燃料棒。在焊接、裝配過程中，格架中的焊點(diǎn)、鋼凸、彈簧、導(dǎo)向管可能會(huì)產(chǎn)生各種缺陷，這會(huì)導(dǎo)致存在嚴(yán)重的安全隱患。格架在投入使用之前，必須進(jìn)行缺陷檢測。目前國內(nèi)對于格架的缺陷檢測仍然采用人工檢測的方式，人工檢測存在著主觀性大、易疲勞、效率低、成本高等諸多缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)及圖像處理技術(shù)的發(fā)展，基于機(jī)器視覺的自動(dòng)光學(xué)檢測技術(shù)逐漸替代了人工檢測，通過光學(xué)成像系統(tǒng)采集圖像并對信息加以提取處理，最終完成分析

2、檢測，該技術(shù)也成為了格架缺陷檢測今后的發(fā)展方向。
　　因此，對于格架缺陷檢測技術(shù)的研究及系統(tǒng)的開發(fā)具有重要的意義。本文針對格架缺陷檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)，缺陷識別的相關(guān)理論及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，主要的成果及內(nèi)容如下。
　　1.針對格架缺陷檢測系統(tǒng)指標(biāo)和原理進(jìn)行分析，提出以圖像采集模塊、光源模塊、運(yùn)動(dòng)模塊及圖像處理模塊組成的檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。通過高分辨率面陣相機(jī)及高景深的遠(yuǎn)心成像系統(tǒng)捕獲到穩(wěn)定清晰圖像，經(jīng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和圖像處理算法分塊檢測柵格

3、化的目標(biāo)格架，最終實(shí)現(xiàn)了高精度、高效率的自動(dòng)光學(xué)缺陷檢測系統(tǒng)。
　　2.在預(yù)處理單元，研究中值濾波、均值濾波及高斯濾波算法減少格架圖像噪聲（相機(jī)及照明設(shè)備自身所造成），從計(jì)算效率及處理效果考慮，高斯濾波最佳。應(yīng)用灰度平均值、最大類間方差、迭代閾值方法進(jìn)行圖像分割研究，考慮格架圖像目標(biāo)和背景對比度較大及計(jì)算的復(fù)雜度，通過實(shí)驗(yàn)得到灰度平均值算法的分割效果和效率最佳。最終在預(yù)處理部分采用高斯濾波加灰度平均值的算法進(jìn)行去噪、圖像分割，提高

4、了后期檢測精度及系統(tǒng)性能。
　　3.格架待檢目標(biāo)相對位置有差異，提出結(jié)合機(jī)械平臺運(yùn)動(dòng)位置建立位置模板的方法確認(rèn)格架鋼凸、彈簧和導(dǎo)向管的位置。分別研究了基于霍夫變換、模板匹配及形態(tài)學(xué)的三種焊點(diǎn)定位算法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于形態(tài)學(xué)的定位算法不受焊點(diǎn)缺陷影響，利用焊點(diǎn)的條帶特征能有效對焊點(diǎn)定位。針對格架焊點(diǎn)、鋼凸、彈簧、導(dǎo)向管的缺陷特征，提出了基于Canny邊緣檢測的缺陷檢測算法，分別對不同缺陷進(jìn)行識別和檢測。實(shí)際檢測的數(shù)據(jù)表明，通過位置模

5、板定位、形態(tài)學(xué)分析定位、Canny邊緣檢測算法及缺陷檢測算法的應(yīng)用，能夠快速、高精度檢測焊點(diǎn)、鋼凸、彈簧、導(dǎo)向管缺陷。
　　4.軟件系統(tǒng)包括圖像采集、圖形用戶及數(shù)據(jù)存儲三個(gè)主要模塊。通過軟件控制實(shí)現(xiàn)對格架的檢測。對100個(gè)格架進(jìn)行缺陷檢測實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)的漏檢率小于1％，誤檢率小于5%，單個(gè)格架的檢測時(shí)間在10分鐘以內(nèi)。
　　本文通過對格架缺陷檢測技術(shù)的研究，提出了缺陷檢測的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、圖像處理識別與檢測的算法，