浮法玻璃缺陷在线检测系统设计与研究-控制理论与控制工程专业论文.docx

河 南 理 工 大 学 学 位 论 文 原 创 性 声 明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他 个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做 的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。 本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。 学位论文作者签名 : 年 月 日 河 南 理 工 大学 学 位 论 文 使 用 授 权 声 明 本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的 规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩 印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。 必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本授权。 学位论文作者签名： 导师签名： 年 月 日 年 月 日 致 谢 光阴似箭，岁月如梭，转眼间研究生生涯即将结束，本次学位论文的顺利完 成离不开许多人的关心和帮助，在此我要致以最真诚的感谢。 首先，感谢我敬爱的导师余发山教授。余老师为人谦和、待人诚恳、学术严 谨，学习上给予我精心的指导，生活中给予我无微不至的关心，余老师做人做事 的优良作风让我受益终生。论文撰写期间，在余老师的悉心教导下，我克服重重 困难，越过种种难题，这将使我终生难忘。 感谢华中科技大学的刘怀广博士。刘博士知识渊博、热情大方，为我提供了 许多原始资料和图片，为我的学位论文的开展打下了良好的基础。 感谢三年来传授我知识的每一位老师，三年的时光里，你们教会了我很多专 业知识和学习技能。特别要感谢李辉老师和张宏伟老师，你们在生活、学习和实 践上给了我巨大的帮助。 感谢河南理工大学过程控制实验室里的每一位同学，我们在一起学习和生活 的快乐时光是我一生珍贵的回忆。 感谢陪伴在我身边的室友、朋友、师兄、师弟，你们真诚的鼓励和帮助，让 我在学习和生活中充满自信。 感谢翘首期待我完成学业的父母和时时刻刻默默帮助我的姐姐们，你们给我 提供了极大的物质帮助和精神鼓励，才让我有一个安心的学习心境，才能让我在 学业上奋勇前进。 最后，我要感谢参与内审和外审的专家，真诚地感谢您对我的论文提出的每 一个宝贵的建议和意见。 摘 要 现代的浮法玻璃企业对质量控制越来越重视，传统的人工检测方式已经不能 满足高速度、宽幅面、高精度的浮法玻璃缺陷在线检测要求。如何实现浮法玻璃 缺陷在线自动检测已经成为玻璃质量控制的关键问题。由于浮法玻璃幅面较宽、 产出速度较高、生产线运行速度随工艺要求不断变化、现场照明环境复杂，使得 玻璃图像的实时同步采集和高速精确处理变得十分困难。因此，开展浮法玻璃缺 陷在线检测技术研究，对提高玻璃质量控制的自动化水平具有重要意义。 本文设计一种基于机器视觉技术的浮法玻璃缺陷在线检测方案。首先，针对 均匀光照明检测灵敏度低的问题，采用结构光照明技术强化玻璃缺陷特征。通过 分析系统的数据流，发现缺陷数据处理量具有金字塔结构，采用多路图像采集与 处理模块构成分布式检测系统以提高检测效率。采用光电编码器测量玻璃运动状 态，保证图像采集与玻璃运动的同步。然后，通过分析玻璃原始图像的灰度特征， 采用基于灰度梯度方向的中值滤波算法消除脉冲干扰，采用动态构建基准图像的 差影算法可靠地移除条纹背景，采用改进的大津阈值法分割小面积、低灰度的差 影图像，采用连通域分析技术计算出缺陷的特征参数。此外，采用基于纹理特征 的伪缺陷剔除算法减小系统的误检概率。最后，针对 PC 机检测系统体积庞大、安 装不便的问题，设计出以 FPGA 为预处理器，DSP 为主处理器的嵌入式缺陷图像 处理系统。 在 MATLAB 中完成缺陷检测算法和伪缺陷剔除算法的仿真并验证其正确性。 在 ModelSim 中完成缺陷图像预处理算法的功能仿真，在 CCS3.3 中编程实现了缺 陷图像处理算法，通过对实验结果的分析验证了检测算法的实时性，最终证明了 本文设计的检测方案是可行的。 关键词：浮法玻璃缺陷；在线检测；嵌入式机器视觉；高速图像处理 I II Abstract Due to the market globalization, the quality assurance has been assumed a fundamental importance in float glass manufacturing. Although in the past decades, human vision has played a primary role in quality control, it is now a l