基于线阵CCD的金属表面划痕深度检测技术研究

作     者：梁旗 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘丰

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 

主      题：划痕深度检测 图像处理 线阵CCD FPGA RT-Thread 

摘      要：金属零件的质量检测具有重要的工业意义。金属表面划痕深度值的快速自动化检测作为其中的一部分,是人们日益关注的课题之一。传统的表面划痕深度检测方法存在诸多弊端,如:人工检测法精度低且工人易疲劳易受伤、翻摹法测量误差大且受测量工具限制严重、机械探针式测量无法测量细微划痕且可能导致二次划伤、各种测量方法普遍效率低下等。与此同时,基于CCD成像和数字图像处理的测量理论和技术日趋成熟,本文在此基础上,设计了一套新颖的划痕深度检测方案,建立了检测系统理论模型并开展了大量的实验研究。首先,介绍了表面划痕深度检测技术的研究现状,据此提出了一套划痕深度测量方案,对划痕测量算法进行了阐述,然后设计了系统整体硬件结构框图和软件结构框图,并对涉及到的相关技术如FPGA、CCD、RTOS等进行了简要的描述。其次,在硬件设计部分,将整个划痕深度检测系统划分为主板和采集板两大电路板,然后根据模块化的设计思路,对整个系统的各个硬件电路模块进行了设计。再次,在软件设计部分,设计了基于RT-Thread的划痕深度检测系统的整体软件系统;用FPGA技术实现了包含CCD驱动、AD控制与驱动、数据并行接收与串行传输等在内的完整设计过程并通过软件仿真进行了设计验证。最后,通过仿真检验了划痕图像处理算法的可行性,然后建立整机实验原型样机,并对软硬件系统进行了测试,通过实验对基于CCD的划痕检测技术进行了验证。