基于機(jī)器視覺(jué)的端塞表面缺陷檢測(cè)算法研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著人類對(duì)新能源的需求量不斷增加，核能作為一種新型能源，以其較高的能源集度和豐富的能源儲(chǔ)存量越來(lái)越多地受到了人們的關(guān)注。其中核電是核能使用的一種重要形式，核電具有環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性高等優(yōu)點(diǎn)，但是核電的使用在安全上有著較高的要求。核電中核反應(yīng)堆的安全最為重要，而燃料棒是核反應(yīng)堆中重要的組成部分，燃料棒端塞（以下簡(jiǎn)稱端塞）作為燃料棒的一種核心零件，起著防止反應(yīng)物溢出的作用，其表面的缺陷直接影響到核反應(yīng)堆的安全。
　　目前針對(duì)端塞表面缺陷的檢

2、測(cè)基本還停留在人工檢測(cè)階段，人工檢測(cè)存在勞動(dòng)強(qiáng)度大，檢測(cè)效率低等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)和圖像處理算法完成對(duì)產(chǎn)品缺陷檢測(cè)成為了一種更好的方法。本文針對(duì)端塞表面的兩大類缺陷——側(cè)表面缺陷和中心孔缺陷，在研究缺陷特征的基礎(chǔ)上，分別設(shè)計(jì)了兩種表面缺陷檢測(cè)算法，并進(jìn)行了算法的仿真研究；同時(shí)設(shè)計(jì)了端塞缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的硬件測(cè)試平臺(tái)，并且開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的檢測(cè)軟件。本文的主要工作包括：
　?。?）端塞表面缺陷檢測(cè)硬件測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)
　

3、　本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了“旋轉(zhuǎn)平臺(tái)+LED前向光源+線陣相機(jī)”和“LED背光源+面陣相機(jī)”的硬件測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，分別對(duì)端塞側(cè)表面圖像和中心孔圖像進(jìn)行采集，并且利用計(jì)算機(jī)完成對(duì)采集圖像的處理。
　?。?）端塞表面缺陷檢測(cè)算法的研究和設(shè)計(jì)
　　本文通過(guò)對(duì)端塞側(cè)表面和中心孔缺陷特征的分析，采用了“圖像預(yù)處理+缺陷提取+缺陷分類”的檢測(cè)流程。并在兩個(gè)流程中，根據(jù)端塞側(cè)表面缺陷圖像和中心孔缺陷圖像的特性，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的檢測(cè)算法。
　　

4、①端塞側(cè)表面缺陷檢測(cè)算法
　　端塞側(cè)表面圖像是在前向光源照射下由線陣相機(jī)拍攝的圖像，本文根據(jù)端塞側(cè)表面缺陷圖像的特征，利用中值濾波和基于多項(xiàng)式的背景補(bǔ)償方法對(duì)側(cè)表面缺陷圖像進(jìn)行預(yù)處理；采用閾值分割提取缺陷，并通過(guò)形態(tài)學(xué)分析的方法去除“非缺陷點(diǎn)”，提高缺陷檢測(cè)準(zhǔn)確性；最后通過(guò)支持向量機(jī)分類完成對(duì)側(cè)表面缺陷的分類。
　　②端塞中心孔缺陷檢測(cè)算法
　　端塞中心孔圖像是在背光源照射下由面陣相機(jī)拍攝的圖像，本文通過(guò)對(duì)中心孔邊緣信

5、息的極坐標(biāo)空間處理來(lái)檢測(cè)中心孔缺陷。具體過(guò)程：首先利用基于灰度梯度的濾波方法對(duì)中心孔缺陷圖像進(jìn)行預(yù)處理；其次采用改進(jìn)的雙峰法進(jìn)行閾值分割，并通過(guò)邊緣檢測(cè)提取圓邊緣信息，再利用極坐標(biāo)變換獲得缺陷信息；最后通過(guò)二叉樹(shù)分類器完成對(duì)中心孔缺陷的分類。
　?。?）端塞表面缺陷檢測(cè)軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
　　在 VS2010軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境下，以 C++語(yǔ)言為基礎(chǔ)，利用 MFC框架、多線程技術(shù)、OpenCV視覺(jué)開(kāi)發(fā)庫(kù)等編程技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)端塞表面缺陷

6、檢測(cè)軟件。該軟件通過(guò)對(duì)界面的設(shè)計(jì)、缺陷檢測(cè)算法的移植、和數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)了端塞表面缺陷的檢測(cè)、檢測(cè)過(guò)程的監(jiān)控和缺陷信息的存儲(chǔ)等功能。
　　本文通過(guò)對(duì)端塞表面缺陷檢測(cè)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)，算法的研究以及相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)，得到了一種基于機(jī)器視覺(jué)的端塞表面缺陷檢測(cè)算法及軟件實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的端塞表面缺陷檢測(cè)算法和軟件，對(duì)側(cè)表面缺陷的檢測(cè)正確率可達(dá)到86％以上，對(duì)中心孔缺陷的檢測(cè)正確率可以達(dá)到90%，基本可以達(dá)到端塞表面缺陷檢測(cè)的