基于机器视觉的非织造材料厚度均匀性检测系统的研究

论文摘要

非织造材料的厚度均匀性,直接影响着非织造材料产品的各项性能,是检测非织造材料的重要指标。因此,本课题的目的是寻找一个行之有效的方法,即采用机器视觉技术来采集被测目标图像,通过对图像的各种特征量进行分析处理,来解决当前所面临的非织造材料的厚度均匀性检测问题。机器视觉系统主要分为图像采集和图像处理两个模块。在图像采集时,将发光二极管(LED)液晶屏作为照明光源,用数码相机作为拍摄仪器,可以得到高清晰、高对比度、能突出目标特征的图像。课题中运用MATLAB技术,自行开发设计了一款检测分析系统,该系统中集成了图像采集的硬件接口,在系统开启的同时,启动图像采集设备,准备获取图像;系统中最核心的技术是图像处理技术,包括对图像的各种预处理技术,以及各种不同的均匀性表征形式,如3D图,动态曲线图等。同时,系统还与数据库相连,提供了存储、转换、查询各种数据的功能,并具有良好的人机交互界面,便于操作与学习。本课题实现了对非织造材料的厚度均匀性的自动检测,在检测时,设定好一定的参数和阈值,在监控界面上就可以看到原图中会用不同的颜色来标注出非织造材料中过厚或过薄的区域,并计算出均匀度的准确值。与传统的手感目测法与称重法相比,使用机器视觉检测系统更简单方便,对操作人员没有任何专业性要求,而且检测出来的结果能以量化值的形式直观地呈现给检测人员,是一种可以普遍推广的检测手段。而且,该厚度均匀性检测系统不仅只适用于非织造材料,若不断进行研究扩展,还可适用于一般织物的厚度均匀性检测,甚至也能应用于其他行业。但是,本课题真正有价值的发展方向是将其研发成在线检测系统,应用于集检测、监控、修正于一体的非织造材料生产线上,这样可以大大提高生产效率,降低生产成本,使理论技术与产业发展完美地结合起来,更好地服务社会。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 非织造材料的介绍
• 1.1.2 非织造材料厚度均匀性测试的意义
• 1.2 非织造材料厚度均匀性国内外研究现状
• 1.3 研究目标及方案
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究方案
• 1.4 课题研究的创新点
• 1.5 本章小结
• 2 机器视觉测试系统
• 2.1 机器视觉系统概况
• 2.1.1 机器视觉系统介绍
• 2.1.2 机器视觉系统关键技术
• 2.2 机器视觉系统国内外研究现状
• 2.3 本章小结
• 3 均匀性测试系统的设计
• 3.1 整体设计
• 3.1.1 设计原理
• 3.1.2 设计思路
• 3.2 硬件设计
• 3.2.1 光源设计
• 3.2.2 其他控件设计
• 3.3 软件设计
• 3.4 本章小结
• 4 检测系统的软件开发
• 4.1 系统背景介绍
• 4.1.1 系统开发目的
• 4.1.2 系统开发环境介绍
• 4.2 系统参数配置
• 4.2.1 摄像头参数配置
• 4.2.2 检测参数配置
• 4.3 系统总体设计
• 4.3.1 系统初始化
• 4.3.2 系统设计流程
• 4.3.3 系统菜单介绍
• 4.4 系统功能介绍
• 4.4.1 图像获取
• 4.4.2 图像处理
• 4.4.3 检测结果存储
• 4.5 本章小结
• 5 图像的处理研究及分析
• 5.1 图像压缩
• 5.2 图像预处理
• 5.2.1 颜色空间转换
• 5.2.2 图像增强
• 5.2.3 孔洞处理
• 5.3 3D 图描绘
• 5.4 均匀度表征
• 5.4.1 计算过程
• 5.4.2 均匀度检测
• 5.4.3 均匀度数值化表征
• 5.4.4 结果分析
• 5.5 本章小结
• 6 在线检测系统的预设计
• 6.1 在线检测系统的意义
• 6.2 在线检测系统的设计
• 6.2.1 在线检测系统的整体设计
• 6.2.2 实际应用中的问题
• 6.3 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 本课题存在的问题与困难
• 7.3 本课题的发展前景
• 致谢
• 参考文献
• 附录