弹片包装检测系统设计与实现-软件工程专业论文.docxVIP

华中科技大学硕士学位论文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 PAGE 10 PAGE 10 1 绪论 1.1 课题来源目的及意义 弹片是工业生产中的一种常用的基本部件。由于其价格便宜、做工简单、用途 广泛，因此在工业生产的各个领域随处可见。 富士康某事业群现有弹片端子包装机 10 台。由于弹片具有体积小，重量轻等特 性，因此在裁切的过程中容易产生不良。为了保证产品质量，目前该事业群为每台 包装机都配备一专人检查弹片在裁切、包装过程中存在的问题点。因此 10 台包装机 在白班和夜班均工作的情况下，就需要 20 个人力来进行维护和检查。根据长期生产 的统计结果,弹片出现缺陷的比例不高，约在 2%-3%之间。因此当包装机正在裁切， 且料带移动顺畅时，会造成此工作站工作人员呆滞，进而造成生产成本的浪费。为 节约成本，该部门曾尝试采用若有 1 人监管多台弹片包装机，但由于现有的系统部 署控制部分和检测部分完全分离，又导致弹片的良品率严重下滑。进而遭到了客户 的抱怨。 综合以上情况，该部门急切需要开发一套成本合理,高效易用的弹片包装检测系 统，来提高弹片端子包装机的良品率,减少不必要的人员开支,提高工作效率，同时要 求该项目具有一定的普适应，能够适应检测产品的变化。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 传统弹片包装机检测系统的不足 较早时期的弹片包装检测是由人工检测，检测工人通过观察料带上的弹片对其 进行缺陷监测，检测结果严重依赖于检测工人的经验和工作状态。因此，这种完全 由人工进行检测的方法在当今已经不适合生产的需要，已经遭到了市场的淘汰。 当前在市场中存在多种半自动的弹片包装检测系统，主流的厂商有台湾的澳宝 和德律等，因为其检测系统的价格适中，并且提高了自动化水品，因此在市场上占 据较大的份额。其检测系统往往由控制部分和检测部分组成。其中，控制部分控制 弹片所在料带的传送和 CCD 相机的拍照。通过图像采集卡获取图像，并利用 PCI （Pedpherd Component Interconnect）卡将图像传送到工控机的显示器上，由检测人 员通过肉眼凭经验进行检测。 这种半自动化的检测设备相比前者取得了较大的进步，提高了生产率，但也存 在着很多不足。由于控制部分和检测部分分离，因此一旦弹片出现缺陷，将无法进 行及时处理。缺陷检测仍然是依靠人工检测，导致缺陷检出率不高，并且不稳定。 由于弹片缺陷出现的几率不高，因此多数时间检测人员将处于呆滞状态，这将导致 人力浪费。 1.2.2 改进措施 通过 I/O 卡和多个 PCI 卡将一台工控机和多台弹片包装机联系起来，实现控制 系统和检测系统的结合，此时仅需要 1 名检测人员即可对多台包装机进行检测。对 CCD 取得的影像经过分割，将不关注的背景去除，留下需要侦测的目标区域，将目 标区域按可能产生的缺陷的特点分成三个子区域，分别对三个区域进行检测。如果 发现弹片存在缺陷，则由检测系统进行报警停机处理，若无缺陷存在，则继续通知 控制系统进行下一轮的检测，从而实现了检测系统的全自动，保证了缺陷的检出率， 并降低了人力成本。 1.3 论文的研究内容和结构安排 课题的研究内容是：设计和实现用于弹片缺陷检测软硬件系统。该系统分为硬 件部分和软件部分两部分。前者负责设计将弹片包装机检测系统的控制部分和控制 部分联系起来，来解决人员浪费问题。后则通过改进的色彩分割算法和检测方法解 决了弹片缺陷靠检测员经验进行判断的问题。 全文的结构安排如下： 第一章介绍本课题的意义。 第二章介绍开发弹片包装机检测系统所涉及的技术。 第三章讨论弹片包装机检测系统硬件部分的分析和设计。 第四章描述对目标影像进行预处理的色彩分离算法。 第五章阐述弹片的缺陷检测原理。 第六章对全文进行总结，并对下一步的工作进行展望。 2 主要技术理论基础 弹片包装检测系统首先需要提取待检测目标的影像，从目标影像中通过图像分 割取得需要检测的部分，对检测部分按照特点的不同进行区域划分，进而分别进行 检测。 2.1 图像分割算法简介 下面是对色彩模型的基本理论和将用到的色彩模型的介绍。 2.2.1 色彩模型基本理论 色彩模型是描述使用一组值（通常使用三个、四个值或者颜色成分）表示颜色 方法的抽象数学模型[1,2]。 常见的色彩空间有：RGB 颜色空间、HSI 颜色空间、YIQ 颜色空间、YUV 颜 色空间、CMY 颜色空间、CMYK 颜色空间等[3]。 不同的色彩模型各有其特征，是为了特殊的应用的需要。如 YIQ 是美国电视信 号系统的一种色彩信息的编码，YUV 是欧洲电视系统的一种彩色显示方案，而 CMY、CMYK 模型是针对彩色打印机的[4]。 2.2.2 常用色彩模型 （1）RGB 色彩模型 RGB 色彩模型是运用于工业界的最常