基于机器视觉的汽车碳刷表面检测系统设计

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1、分类号TM930密级公开UDC621.3编号10299G111805工程硕士学位论文基于机器视觉的汽车碳刷表面检测系统设计DesignofSurfaceInspectionSystemforCarCarbonBrushBasedonMachineVision作者姓名黄志奇指导教师武小红申请学位级别工程硕士学科(专业)控制工程论文提交日期2016.11.01论文答辩日期2016.12.20学位授予单位和日期江苏大学2016年12月答辩委员会主席高国琴评阅人2016年12月学位论文版权使用授权书ｆ．本论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校１．保留并向

2、国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被査阅和借阅。本人授权江苏大学可Ｗ将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在年解密后适用本授权书。［□本学位论文属于不保密口＼学位论文作者签名导师签名：签字日期：兴年ａ月如日签字日期年２＾么〇日／巧独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经特别注明引用的内容以外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均

3、已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日摘要摘要本课题所研究的对象是汽车上面用到的各种电机碳刷，碳刷的性能优劣将直接影响到各种电机的运转稳定性和效率，正是因为碳刷是绝大部分直流电机不可或缺的关键部件，对碳刷生产过程中的在线检测准确性和高效率必须要得到有力的保证。在各种工业场合特别是汽车微电机上，碳刷是必不可少的重要零部件，使用特别广泛。因此，一旦碳刷存在表面缺陷问题则会带来轻则停机重则伤及人身安全的重大事故。为确保有效降低安全事故的发生，必须在碳刷生产过程中严格把控碳刷质量，做到准确检测并剔除不良碳刷。经对比分析国内外碳刷表

4、面缺陷检测方法的优劣势，最后给出一套实时、非接触高效准确检测碳刷表面质量的解决方案。该解决方案是基于智能机器视觉的快速发展而设计的，其优点是非接触、快速、准确，同时在应用的电子环境中具有较强的抗干扰能力，所以在各种工业生产中应用越来越广泛。为实现机器视觉准确快速检测碳刷表面缺陷的效果，本文主要做了以下几方面的工作：首先通过对比人工肉眼检测、传统在线检测、智能视觉系统非接触检测各自特点，分析了人工肉眼检测和传统在线检测的缺点和不足，同时提出了采用智能视觉系统配合改进硬件装置实现非接触在线100%高效检测碳刷的全自动方案。根据碳刷表面裂痕检测系统的指标要求，主要包括精度要求、错检率和

5、漏检率要求以及效率要求等，对整个检测系统的硬件部分进行全面设计和选型，基于系统运行稳定性和可靠性考量来对每个环节零部件进行合理分析与选择，针对视觉系统拍照过程中存在的相机微动情况对相机固定支架架设方式进行了改进；针对振动理料送料装置存在卡料且送料慢问题增加了直线送料器，从而保证自动送料的稳定和快速；在机械翻转机构配合下实现碳刷正反面的裂痕检测；根据碳刷表面裂痕的特点和客户对自动检测装置的性能要求，对智能机器视觉系统中涉及到的几个关键部件如重点对智能相机、光源控制器、镜头、光源架设方式等进行详细分析与对比选择，最终将视觉系统中每个关键部件合理地确定下来。基于以上硬件系统和光学系统的

6、选型确定后，对整个碳刷表面裂痕缺陷检测自动线的控制系统进行详细设计，同时对该系统的控制器以及外设电气部分也予以对比择优选择。为保障整个碳刷表面裂痕检测装置的运行稳定，对检测系统的保护装置进行设计和优化，同时设计了碳刷良品和不良品自动分拣机构；本设计的创新之处除了首次在碳刷行业引入智能视觉系统进行非接触100%检测，还引入监控系统对整套自动检测装置进行实时监控。最后，根据碳刷表面裂痕缺陷的特点，设计了采用快速检测碳刷表面裂痕缺陷的算法和处理软件。本碳刷表面实时检测方案已付诸实施，设计安装调试完成了自动在线检测装置，给I摘要一家碳刷行业龙头企业的生产线上使用本检测系统已取得了良好的效

7、果，可以实时准确判定出碳刷表面有肉眼能看得到的所有裂痕，装置运行时检测速率有50只/分钟，比之前耗人耗时且品质无法保证的情况有了根本性改观。目前国内碳刷企业采用机器视觉在线检测表面缺陷的尚比较少，因此本装置具有较广泛的应用价值，同时本装置通过更改检测算法后亦可推广应用于其他精密五金产品的在线检测中。关键词：机器视觉；碳刷表面；缺陷检测；图像处理；运动执行机构IIAbstractAbstractThissubjecttakesmotorcarbonbrushusedonthecar