基于线阵CCD的带材速度检测研究

论文摘要

本文主要研究了基于线阵CCD的带材速度检测方法。在工业带材生产的过程中,带材运行速度的在线精确检测是一个重要问题。有效地检测出带材的运行速度参数反馈给控制系统,从而使控制系统能够对带材生产过程进行有效地控制,是生产高质量带材的必要保证。因此,如何有效地测量带材的运行速度是一个值得研究的问题。首先,本文结合机器视觉系统的结构特点,同时根据带材表面速度检测的需要,介绍了适合本课题试验所需的模拟试验环境的设计方案,其中包含了线阵CCD及其驱动电路、镜头、模拟带材运行平台、光源等；其次,通过分析国内外现有带材速度在线检测技术的优缺点,重点对相关测速方法进行了深入的研究并进行了其可行性的试验验证；另外,本文还提出了一种基于纹理图像功率谱的带材速度检测方法,利用霍夫变换求得带材图像功率谱分布方向,从而间接得到带材的速度。最后,本文通过实验验证了相关测速法与纹理图像功率谱测速法的可行性。实验结果表明这两种方法在带材表面横向纹理周期性较弱的情况下都能够有效地测得带材的运行速度,说明这两种方法具有一定的实用价值；在带材表面横向纹理周期性较强的情况下纹理图像功率谱测速法的效果要明显优于相关测速法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的目的与意义
• 1.2 测速技术的研究现状
• 1.3 机器视觉的发展历史
• 1.4 课题的主要内容
• 2 测速系统结构
• 2.1 机器视觉系统介绍
• 2.1.1 机器视觉系统的定义
• 2.1.2 机器视觉系统的结构
• 2.2 模拟带材测速试验系统设计
• 2.3 小结
• 3 基于线阵CCD的图像采集模块的设计
• 3.1 CCD驱动电路的设计
• 3.1.1 CPLD模块
• 3.1.2 CCD模块
• 3.1.3 电源模块
• 3.1.4 振荡电路
• 3.1.5 信号处理模块
• 3.2 CCD驱动程序设计
• 3.3 小结
• 4 基于单线阵CCD的相关测速算法及其实现
• 4.1 信号的相关性及测速方案
• 4.2 基于单线阵CCD的相关测速
• 4.3 基于单线阵CCD的相关测速算法实现
• 4.4 试验结果及分析
• 4.5 小结
• 5 纹理图像功率谱测速算法及其实现
• 5.1 基于线阵CCD的带材图像的获取
• 5.2 带材图像去噪
• 5.3 二值化与形态学处理
• 5.4 带材纹理图像的功率谱分析及测速原理
• 5.4.1 图像的功率谱分析
• 5.4.2 纹理图像功率谱测速原理
• 5.4.3 霍夫变换求角度
• 5.5 试验结果及分析
• 5.6 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献