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《天津大学》 2008年
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钢板表面缺陷在线视觉检测系统关键技术研究

张洪涛  
【摘要】: 钢板表面缺陷在线检测技术已成为钢铁生产企业向现代化制造业高效率、自动化与智能化方向发展的制约因素,同时也是国内外学者研究的热点领域。本文依托科技部科研院所专项基金项目——“钢板表面缺陷计算机视觉在线检测系统研制”,针对系统宽幅面、简单性、模块化、先进性等技术要求,结合国内外表面缺陷检测技术发展方向,确立了以计算机视觉检测技术线阵CCD扫描法为检测原理的钢板表面缺陷检测系统研制方案,并对检测系统关键技术进行讨论。本文主要研究内容与完成工作如下: 1.设计了基于线阵CCD扫描、幅面分割的钢板表面缺陷在线视觉检测系统方案,以满足高速、宽幅面、高分辨率的检测要求,同时针对钢板表面缺陷特点,通过优化配置明、暗域成像模型,以检出各类形态缺陷; 2.为解决高速运动场景下光源照明问题,设计了狭缝式高频荧光灯光源,其具有亮度高、均匀性好、稳定性高及成本低等特点; 3.针对钢板表面缺陷特点及系统指标要求,充分讨论了钢板表面缺陷图像处理算法流程,并针对各处理步骤给出了实现算法。系统可检出钢板主要缺陷,如孔洞、夹杂、划痕、氧化铁皮、斑点等。通过算法优化及采用多线程程序结构,在满足精度指标要求情况下,其处理速度能满足钢板2m/s的运行速度要求; 4.在仔细分析钢板表面缺陷特点基础上,本文定义了缺陷特征参数空间,并讨论了决策树、贝叶斯分类器和神经网络分类算法,重点讨论了BP神经网络算法,其缺陷识别率达到90%。由于各种分类算法的局限性,本文也重点讨论了集成分类器,集成分类器通过各种分类器的优势互补,可有效分类各种缺陷; 5.提出了整套软件系统框架结构设计方案,即采用多进程架构、基于流水线工作原理和实时采集+准实时处理融合的技术方案。采用优化的多线程程序结构设计采集应用进程,使其数据采集率达到100Mbps,完全满足系统检测要求。为减轻图像准实时处理系统的负荷,实时采集应用进程不仅完成图像数据采集,而且同时进行ROI(Region of Interest)检测;准实时处理应用进程处理ROI图像文件,并提取各个缺陷的特征数据以进行模式分类; 6.设计并实现了两套实验样机系统:平动低速模拟系统与高速转动模拟系统,实验中运行的最高速度为1.5m/s。最后通过实验验证了系统方案的可行性。本课题在2007年1月顺利通过国家科技部专家组验收。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP274.4

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 韩芳芳;段发阶;张宝峰;段晓杰;;单线阵CCD系统的表面凹坑缺陷检测方法[J];哈尔滨工业大学学报;2012年04期
2 阎新杰;秦玉良;;激光在热轧平直度检测中的应用[J];科技视界;2012年28期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 张进;微型零件高精度影像测量系统中关键技术研究[D];天津大学;2010年
2 韩芳芳;表面缺陷视觉在线检测关键技术研究[D];天津大学;2012年
3 刘洪江;基于机器视觉的毛杆缺陷检测技术的研究[D];广东工业大学;2011年
4 刘源泂;基于图像处理的钢板表面缺陷成像优化与深度信息提取方法研究[D];武汉科技大学;2011年
5 张建川;红钢棒材表面缺陷图像采集与检测系统研究[D];山东大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李丽娟;基于机器视觉的五金件表面缺陷检测系统研究[D];电子科技大学;2011年
2 余明;带钢表面缺陷视觉检测与算法实现[D];南昌大学;2011年
3 蔡巍巍;轴承外观表面缺陷检测技术研究[D];河南科技大学;2011年
4 耿洪兴;基于机器视觉的机械手控制系统的研究[D];南京航空航天大学;2011年
5 夏嘉廷;基于DM6437的轴类零件视觉测量系统应用研究与开发[D];浙江大学;2012年
6 高义林;基于线阵CCD的车轮表面荧光磁粉探伤系统的研究[D];安徽大学;2010年
7 郭平;基于机器视觉的钢板表面缺陷检测技术研究[D];南昌大学;2010年
8 李佩;缺陷图像测试技术及应用研究[D];广东工业大学;2012年
9 胡永芳;基于纹理特征的钢板表面缺陷检测技术研究[D];昆明理工大学;2012年
10 阳剑;基于DSP的轨道表面缺陷检测算法的研究与实现[D];南昌航空大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 赵松青,王敏,黄心汉,李炜,伍翼;基于神经网络的带钢表面孔洞检测系统研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2004年S1期
4 罗志勇,刘栋玉,江涛,王斌;新型冷轧带钢表面缺陷在线检测系统[J];华中理工大学学报;1996年01期
5 皮敏捷;徐科;;基于多条激光线的钢板表面缺陷三维检测方法[J];机电产品开发与创新;2007年02期
6 胡亮,段发阶,丁克勤,叶声华;基于线阵CCD钢板表面缺陷在线检测系统的研究[J];计量学报;2005年03期
7 沙芸,刘玉树,王军,杨勇;一种非刚体目标的视频分割算法[J];计算机工程与应用;2003年22期
8 郭显久,庄严,王珂,王伟;基于高斯滤波器的尺度相乘边缘检测算法[J];计算机工程与应用;2005年03期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何建萍,张春波,孙广,吴毅雄 ,焦馥杰;数字化TIG焊机菜单式人机交互系统[J];焊接;2003年11期
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4 王兰勋,邸英杰;一种基于CPLD的数字滤波器[J];河北大学学报(自然科学版);2003年04期
5 高翔 ,陶炜;DSP系统的GPS高精度时钟设计和实现[J];华北电力技术;2003年08期
6 成兰,田原,梁德群,王红光,鲍亚萍;基于边缘链码滤波的角点角度快速估计算法[J];华北电力大学学报;2000年04期
7 冯小群,杜永祚;新型动态测试与信号分析系统的研制[J];华北电力大学学报;2000年04期
8 范寒柏,宋文妙;数据通信中交织与解交织的FPGA实现[J];华北电力大学学报;2002年02期
9 张文朝,顾雪平,刘艳芳;Fisher识别用于暂态稳定评估的训练样本集压缩[J];华北电力大学学报;2002年03期
10 田志友,王云峰,韩彦芳,吴晓丹;应用模糊Hamming网络进行企业客户信用评估[J];河北工业大学学报;2002年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谭守标;霍剑青;郝建;王晓蒲;赵永飞;谢行恕;;高分辨率软X射线显微成像下细胞的自动提取?[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 刘志斌;金连文;;候选字静态生成技术及其在两级LDA汉字识别中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 张彬;金连文;;基于AdaBoost的手写体汉字相似字符识别[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 梁禹;王义刚;王娜;;基于支持向量机的电力电子电路故障诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 刘华;张建华;王娆芬;王行愚;;人机系统操作员功能状态的模糊聚类方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 孙明竹;赵新;程小燕;孙程;卢桂章;;面向复杂作业的微操作机器人关键技术研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 卢韶芳;王琨;李瑜芳;陈运聪;;基于B样条曲线拟合的边界提取方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
9 晋朝勃;胡刚强;史广智;李玉阳;;一种采用支持向量机的水中目标识别方法[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
10 尹雪娇;;基于蚁群算法的故障诊断[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨长强;激光扫描仪检校及车载激光点云的分类与矢量化研究[D];山东科技大学;2010年
2 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 乔小燕;基于生物形态学的赤潮藻显微图像分割与特征提取研究[D];中国海洋大学;2010年
8 汪木兰;神经网络硬化实现的共性技术在电力传动中应用研究[D];合肥工业大学;2010年
9 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年
10 王晓明;基于统计学习的模式识别几个问题及其应用研究[D];江南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
2 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
3 吕琛;基于FPGA的数字音频编解码系统的研究[D];安徽工程大学;2010年
4 张博;高动态卫星定位接收机扩频信号同步技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
5 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
6 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
7 张聪炫;基于蚁群算法由直线光流场重建三维结构的研究[D];南昌航空大学;2010年
8 黄冬琴;航空发动机精密铸件射线CR工艺研究[D];南昌航空大学;2010年
9 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
10 刘棉;人机划拳系统的实现[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨阳;蒋先刚;;基于图像分析的滚动轴承表面缺陷识别技术研究[J];华东交通大学学报;2008年06期
2 李鸿林,张忠民,羿宗琪;中值滤波技术在图像处理中的应用[J];信息技术;2004年07期
3 曾磊;;基于Otsu法自适应阈值的图像分割研究[J];信息技术;2008年10期
4 朱诗生;张惠珍;;人机交互软件界面设计[J];信息技术;2009年05期
5 张云飞;张晔;;利用二维熵自动确定图像分割的阈值[J];哈尔滨工程大学学报;2006年03期
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7 金炜,潘英俊,魏彪,冯鹏;Window shrink contourlet coefficients for image denoising[J];Journal of Harbin Institute of Technology;2005年05期
8 彭沛欣,周军,鲍志强;荧光磁粉无损检测自动化系统的实现[J];河海大学常州分校学报;2003年01期
9 鲍虎;张海丹;孙巍;;基于改进Sobel算子的边缘检测车牌定位方法[J];海军航空工程学院学报;2005年05期
10 梁志敏;高洪明;王志江;吴林;;摄像机标定中亚像素级角点检测算法[J];焊接学报;2006年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 裴继红;基于模糊信息处理的图像分割方法研究[D];西安电子科技大学;1998年
2 袁野;摄像机标定方法及边缘检测和轮廓跟踪算法研究[D];大连理工大学;2002年
3 王文格;基于计算机视觉的大型复杂曲面三维测量关键技术研究[D];湖南大学;2003年
4 王慧燕;图像边缘检测和图像匹配研究及应用[D];浙江大学;2003年
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6 凌云;基于机器视觉的谷物外观品质检测技术研究[D];中国农业大学;2004年
7 曹聚亮;图像超分辨率处理、成像及其相关技术研究[D];国防科学技术大学;2004年
8 陈向伟;机械零件计算机视觉检测关键技术的研究[D];吉林大学;2005年
9 朱铮涛;基于计算机视觉图像精密测量的关键技术研究[D];华南理工大学;2004年
10 章程辉;红毛丹品质的机器视觉检测技术研究[D];中国农业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 史鹏飞;基于DM6437的嵌入式机器视觉系统的研究与开发[D];江南大学;2011年
2 王路;板带钢表面质量智能检测系统研究[D];武汉科技大学;2011年
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4 姚宇;基于特征点提取的图像配准技术及应用[D];国防科学技术大学;2010年
5 贾浩;基于TMS320DM6437平台视频系统的研究与实现[D];清华大学;2010年
6 侯艳杰;侦察图像的拼接与地图匹配技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
7 郑俊;基于校正模板的摄像机标定及其三维重建研究[D];苏州大学;2011年
8 徐春梅;提高CCD用于非接触式检测小尺寸精度的研究及其模拟实验[D];河北工业大学;2000年
9 李如玮;铁路轮对全自动荧光磁粉探伤系统的研究与实现[D];北京工业大学;2000年
10 薛云洋;铁路轮对全自动荧光磁粉探伤系统的软件实现[D];北京工业大学;2001年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 柳晓云;卢海龙;杨晓勇;胡科峰;;机器视觉在膨胀螺栓自动装配线中的应用研究[J];河北省科学院学报;2012年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 刘妍;基于机器视觉的锂电池极片涂布缺陷检测系统设计[D];中北大学;2012年
2 徐正安;基于FPGA的线阵CCD测量系统的设计[D];重庆大学;2012年
3 庄开岚;驱动桥壳长度及板簧座倾角的机器视觉检测研究[D];青岛理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张纯楠,王志文;高强度钢液氨球罐防止应力腐蚀的可行性分析[J];化工机械;1999年01期
2 孙华光;液化气球罐表面裂纹成因分析[J];化学工业与工程技术;1999年02期
3 罗志勇,刘栋玉,江涛,王斌;新型冷轧带钢表面缺陷在线检测系统[J];华中理工大学学报;1996年01期
4 杨威,张田文,师海峰;一种用于二值图象分割的快速聚类算法[J];计算机研究与发展;1998年08期
5 石美红,张军英,朱欣娟,张晓滨;基于PCNN的图像高斯噪声滤波的方法[J];计算机应用;2002年06期
6 石美红,张军英,张晓滨,樊秀菊;基于改进型脉冲耦合神经网络的图像二值分割[J];计算机仿真;2002年04期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 安珍;范俊雄;;木材自动检尺仪在木材加工自动化中的应用[A];2009全国木材加工技术与装备发展研讨会木工机械数控新技术培训班论文集(会刊)[C];2009年
6 陈立力;杜秀华;李振波;陈佳品;;微装配系统的视觉系统实现[A];第二十三届中国控制会议论文集(下册)[C];2004年
7 周红;刘光蓉;;计算机视觉及其在谷物籽粒检测分级中的应用[A];中国粮油学会第三届学术年会论文选集(下册)[C];2004年
8 杨磊;王贵成;汪勇;张占胜;;SQL Server 2005在数据挖掘中的应用[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第二分册)[C];2009年
9 张守娟;周诠;;空间数据挖掘决策树算法在遥感图像分类中的应用研究[A];中国遥感应用协会2010年会暨区域遥感发展与产业高层论坛论文集[C];2010年
10 卜亚杰;胡朝举;;一种改进的ID3算法[A];第一届中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 廖建国;日本表面处理钢板开发现状及展望[N];世界金属导报;2009年
2 赵明卫 王一伟 张小平;河北钢铁舞钢钢板出口年获退税4000余万元[N];中国冶金报;2011年
3 孙胜 朱永平;固定断腿的钢板咋会断裂了?[N];江苏法制报;2009年
4 本报记者 马斌 通讯员 邱桥荣;身装五块钢板 心有钢铁意志[N];闽西日报;2009年
5 许卫兵、孙学君、王翠艳、常云亮;唐钢 钢板薄了1毫米月增效益3000多万[N];唐山劳动日报;2009年
6 驻开发区记者 韩姝;铁岭新优特集团新产品销往俄罗斯[N];铁岭日报;2010年
7 江山 齐明宇 姚静松;“钢板大校”[N];人民日报;2009年
8 王玟;济钢中板厂成功生产2.3米宽钢板[N];中国船舶报;2008年
9 记者 刘垠;首届中美视觉夏令营开营[N];大众科技报;2009年
10 记者 甘丰录;钢板厚度公差新规生效[N];中国船舶报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张洪涛;钢板表面缺陷在线视觉检测系统关键技术研究[D];天津大学;2008年
2 赵海峰;基于图的模式识别及其在计算机视觉中的应用[D];南京理工大学;2011年
3 刘钊;基于计算智能的计算机视觉及其应用研究[D];武汉科技大学;2011年
4 柴阿丽;基于计算机视觉和光谱分析技术的蔬菜叶部病害诊断研究[D];中国农业科学院;2011年
5 丁筠;基于生物技术与计算机视觉的食品微生物快速检测研究[D];吉林大学;2010年
6 李庆中;苹果自动分级中计算机视觉信息快速获取与处理技术的研究[D];中国农业大学;2000年
7 冯斌;计算机视觉信息处理方法与水果分级检测技术研究[D];中国农业大学;2002年
8 赵书涛;基于计算机视觉的直读仪表校验方法研究[D];华北电力大学(河北);2006年
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10 谢存;计算机视觉中若干问题实现技术和算法的研究[D];大连理工大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张建恩;基于计算机视觉的玻璃瓶缺陷检测系统[D];重庆大学;2005年
2 谷庆魁;基于计算机图像处理的玉米叶部病害识别系统[D];沈阳理工大学;2008年
3 迟婧;基于计算机视觉的真空断路器行程测试方法的研究[D];华北电力大学(河北);2008年
4 沈世旻;计算机视觉和模式识别在车牌识别中的应用[D];华中科技大学;2004年
5 王永生;数据挖掘在考试系统中的应用[D];北京工业大学;2005年
6 赵妍妍;基于计算机视觉的微小轴承外圈表面缺陷检测技术研究[D];吉林大学;2008年
7 甄理;基于计算机视觉的铁轨表面缺陷检测技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
8 邹华;计算机视觉中的摄像机自标定[D];西安建筑科技大学;2005年
9 彭社欣;人体寄生虫虫卵图像特征提取与识别技术研究[D];湖南大学;2005年
10 黄海龙;面向CRM的分类算法及应用研究[D];重庆大学;2002年
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