摘 要

近年来机器视觉技术快速发展，在缺陷检测领域得到了广泛的应用，极大的提高了缺陷检测的自动化水平，降低了检测成本和工作人员的劳动强度，成为缺陷检测技术的研究热点。本文以换向器铜壳为检测对象，基于大量实验，开发出基于Halcon的电机换向器铜壳表面缺陷识别系统，可对换向器进行图片采集、图片处理、缺陷识别并将缺陷信息通过软件界面反馈给操作者。本文的主要研究内容有：

1）以换向器铜壳表面为研究对象，分析换向器铜壳缺陷检测机器视觉系统设计要求，从而完成该系统硬件部分的选型和搭建。

2）对换向器铜壳表面缺陷进行分析，提取缺陷特征，并根据特征结合数字图像处理技术包括边缘检测、阈值分割、纹理缺陷检测等，采用Halcon视觉分析软件设计缺陷识别算法，对各缺陷进行特征提取，获得缺陷参数。

3）设计开发换向器铜壳表面缺陷识别系统软件，采用C#和halcon混合编程完成软件界面设计，使缺陷自动检测方便操作。

关键词：换向器铜壳；机器视觉；数字图像处理；Halcon；缺陷识别

Abstract

In recent years, the rapid development of machine vision technology has been widely used in the field of defect detection, which greatly improves the automation level of defect detection, reduces the detection cost and the labor intensity of the staff, and becomes the research hotspot of defect detection technology. Based on a large number of experiments, a Halcon-based motor commutator copper shell surface defect recognition system is developed. The commutator can be used for image acquisition, image processing, defect identification and defect information through the commutator. The software interface is fed back to the operator. The main contents of this paper are as follows:

1) Taking the surface of the copper shell of the commutator as the object of study, this paper analyzes the design requirements of the machine vision system of the commutator copper shell defect detection system, and completes the selection and construction of the hardware part of the system.

2) Analyze the surface defects of the copper shell of the commutator and extract the defect characteristics. According to the characteristics combined with the digital image processing techniques including edge detection, threshold segmentation and texture defect detection, Halcon visual analysis software is used to design the defect recognition algorithm, The feature extraction, access to defect parameters.

3) Design and development of commutator copper shell surface defect recognition system software, using C # and halcon mixed programming software interface design, so that defects automatically detect the operation.

Key words: commutator copper shell;machine vision; digital image processing;Halcon; defect identification

目 录

第1章 绪论 1

1.1 选题背景及意义 1

1.2 机器视觉系统国内外发展现状及缺陷检测技术概述 1

1.2.1 机器视觉概述及国内外现状 1

1.2.2 缺陷检测技术概述 2

1.3 本文的主要研究内容与结构安排 3

1.3.1 主要研究内容 3

1.3.2 本文的结构安排 4

第2章 电机换向器铜壳表面缺陷识别系统总体设计 5

引言 5

2.1 系统总体技术要求 5

2.2 系统功能介绍 5

2.3 系统总体设计方案 5

第3章 电机换向器铜壳表面缺陷识别系统硬件设计 7

引言 7

3.1 系统硬件要求 7

3.2 硬件结构设计 7

3.3 硬件选型 9

3.3.1 光源选型 9

3.3.2 相机选型 11

3.3.3 镜头选型 12

3.3.4 电机选型 14

3.4 本章小结 14

第4章 铜壳表面缺陷识别系统缺陷识别算法设计 15

引言 15

4.1 样本缺陷分析 15

4.2 测量型缺陷 17

4.2.1 边缘检测、拟合技术 17

4.2.2 拟合边缘直线 19

4.2.3 喇叭口缺陷识别 22

4.2.4 槽斜缺陷识别 22

4.2.5 外圆尾部铜片位移缺陷识别 23

4.4 区域型缺陷 24

4.3.1 区域缺陷检测技术 24

4.3.2 生成检测区域 26

4.3.3 外圆打伤与外圆尾部缺口缺陷识别 27

4.3.4 外圆刮伤缺陷识别 30

4.3.5 外径不圆与油污缺陷识别 32

4.3.6 面脏缺陷识别 34

4.3.7 外圆刷损缺陷识别 35

4.5本章小结 37

第5章 铜壳表面缺陷识别系统软件界面设计及测试 38

引言 38

5.1 软件系统设计 38

5.1.1 软件设计路线 38

5.1.2 软件系统组成及运行流程 39

5.2 软件测试 43

5.3 本章小结 46

第6章 总结与展望 47

6.1 总结 47

6.2 展望 47

参考文献 48

致 谢 49

附录A 50

附A1 打开单张图片程序 50

附A2 打开多张图片程序 50

附A3 控制复选列表显示工件存在的缺陷的类型程序 51

附A4 复位程序 54

附A5 获取图片显示区鼠标所在像素位置的程序 55

附A6 图片显示区放大缩小功能程序 55

附A7 保存数据程序 57

附A8 相机程序 65

附A8.1 打开相机 65

附A8.2 关闭相机 66

附A8.3 单张拍照 66

附A8.4 连续拍照 66

附A8.5类 多线程相机控制 67

第1章绪论

1.1选题背景及意义

随着我国经济技术的发展，我国正在朝着发达的工业化国家迈进，电机作为机械运动的动力，是工业生产中扮演者重要角色，因此其质量也就尤为重要，而电机的核心部件换向器的质量则直接影响着电机质量，在成产过程中不可避免的会产生存在缺陷的不合格产品，本文针对换向器铜壳部分，其缺陷主要分为两类：测量型缺陷和区域型缺陷，为去除残次品保证质量，对换向器进行缺陷检测成为生产过程中的重要环节。