基于CCD检测的薄型钢板计数方法研究

作     者：谭旺 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈培锋

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：薄板计数 CCD检测 CLAHE OTSU Hough变换 

摘      要：随着现代工业不断的高速发展,金属薄型钢板(如冷轧板,镀锌板等)广泛应用于家电、汽车、轻工等领域。层叠放置的薄型材料往往数量较大,且不易于计数。目前,薄板加工企业往往采用机械的方法对加工过程中薄板的数量进行统计,即对叠放前的薄板逐一计数,最后对叠放的薄板进行累加得到总数。但该方法在实际应用中存在一些缺陷,如叠放的过程存在分拆、缺陷薄板的抽取等情况,可能导致实际叠放薄板的数量与计数结果差别较大。而在交货时,人工计数极容易出错且效率低下,无法快速复核计数。本论文从图像处理的角度出发,利用CCD传感器原理对层叠钢板进行非接触自动检测计数,开发出基于线阵CCD和面阵CCD检测的计数设备,初步的实践结果表明,可以应用于生产实践。本论文主要论述了:(1)针对CCD检测数据处理的需要,对图像处理中产生的噪声及其滤波方法进行了分析,对图像处理中常用的二值分割与直线检测算法进行了讨论。(2)系统分析了基于线阵CCD的薄型层叠钢板计数系统的原理方案;针对计数统计曲线出现伪峰,丢失波峰/波谷等问题,提出了基于傅立叶变换提取曲线特征的自适应波峰检测方法,把薄板计数转化为对波峰峰值点位置的检测及计数;实验结果表明计数系统可以满足厚度大于0.7mm钢板规格的堆叠计数。(3)提出了基于面阵CCD的薄型层叠钢板计数的系统方案,并进行了理论分析,最后提出了系统构成,搭建了基于面阵CCD的层叠薄型钢板识别统计系统。针对堆垛薄型钢板的特征,基于CLAHE(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization)原理、二维均值滤波及形态学膨胀腐蚀优化原理,提出了粗背景分离并修正阈值的自适应OTSU分割算法;针对传统Hough变换的参数空间峰值点漏检或误检等不足,提出了基于自相关特征分割的参数空间波峰提取算法。通过大量实验并不断改进,所搭建系统已经可以初步适应生产要求。实际测试表明,两种装置均能对整齐叠放的薄板进行总张数直接测量和计数。其中线阵CCD法可用于对1-600张厚度1mm左右的整齐叠放薄板的计数,平均钢板重复周期为23像素单元。而阵系统的测试单张规格可达到0.5mm,平均钢板重复周期为14像素单元。