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研究生:王宏慶
論文名稱:以機器視覺檢測精密加工表面孔徑之研究
論文名稱(外文):A study on the use of machine vision to examine the surface of machined apertures
指導教授:黃其泮
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:電子工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:44
中文關鍵詞:機器視覺孔徑瑕疵檢測
外文關鍵詞:machine visionaperture sizedefect detection
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本研究應用機器視覺針對不同孔徑大小的加工平面進行量測。量測項目包含尺寸量測、穿透量測和髒污的瑕疵量測。本系統利用Labview圖控式程式來整合影像處理和運動控制,以達到自動檢測的目的。在實驗中,透過CCD攝影機取得影像後,把原始影像分割成二值化影像,並使用中值濾波器濾除雜訊,再利用邊緣檢測和樣本比對的方法完成各種量測,最後將瑕疵的孔洞利用運動控制卡去驅動馬達移動至指定位置作清孔的動作。
The present study focuses on the use of imaging devices to examine the surface of the machined holes with different aperture sizes. Measurement includes size gauging, penetration gauging and defect gauging.
The system utilizes a Labview image processing software to conduct both image processing and motion control.During a measurement, a CCD camera is used to capture images. The raw image is then converted to a binary coded digital image. Noise in the image can be reduced with a mean filter. The measurement is done by firsty to detect the edge of the part and then to compare the geometry of the part to a reference. The defect part is automatically removed to a designated location by using a motion control board.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
圖目錄 vi
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 1
1.3 章節提要 2
第二章 硬體系統架構 3
2.1 CCD 攝影機 4
2.2 鏡頭 lens 5
2.3 運動控制卡 5
2.4 資料擷取卡 7
2.5 光源 7
第三章 影像處理方法 9
3.1 建立影像處理系統 9
3.1.1 解析度 10
3.1.2 焦距 10
3.2 影像分割 11
3.3 影像濾波 13
3.4 邊緣偵測 15
第四章 運動控制 16
4.1 運動控制組成 16
4.2 馬達 17
4.2.1 馬達工作原理 18
4.3 驅動器/放大器 19
4.4 馬達控制器 20
第五章 實驗結果 21
5.1 系統功能介紹 21
5.2 參數設定 25
5.2.1 初始設定 25
5.2.2 參數設定 26
5.3 影像辨識 27
5.3.1 尺寸量測 27
5.3.2 穿透量測 29
5.3.3 髒污量測 30
5.4 運動控制 32
5.5 清孔作業 33
第六章 結論 34
參考文獻 35
附錄A 原始程式 37


圖目錄
圖 2-1 硬體系統架構圖 3
圖 2-2 CCD 外觀圖 4
圖 2-3 CCD 尺寸圖 4
圖 2-4 Telecentric 鏡頭外觀圖 5
圖 2-5 PCI-7344 運動控制卡 6
圖 2-6 PCI-7344 接腳圖 6
圖 2-7 PCI-6230 DAQ 卡外觀圖 7
圖 2-8 LED 環形光 8
圖 2-9 LED 平面背光源 8
圖 2-10 LED 同軸光源 8
圖 3-1 影像處理系統的基本參數 9
圖 3-2 感應尺寸和實際尺寸 10
圖 3-3 焦距、視野、感應器尺寸和運作距離之間的關係 10
圖 3-4 數位影像示意圖 11
圖 3-5 灰階亮度統計圖(Histogram) 12
圖 3-6 影像分割 13
圖 3-7 影像濾波 14
圖 3-8 邊緣參數模型 15
圖 3-9 邊緣極性 15
圖 4-1 運動控制基本組成 16
圖 4-2 馬達分類 17
圖 4-3 伺服馬達分類 17
圖 4-4 弗萊明左手定則 18
圖 4-5 直流馬達剖面圖 18
圖4-6 馬達控制示意圖 20
圖 5-1 系統拍攝架構與光源的設置方式 22
圖 5-2 系統流程示意圖 24
圖 5-3 系統功能示意圖 25
圖 5-4 系統初始設定 26
圖 5-5 光源及尺寸參數設定 26
圖 5-6 二值化功能說明 27
圖 5-7 二值化影像 28
圖 5-8 中值濾波功能說明 28
圖 5-9 濾除雜訊後影像 28
圖 5-10 小孔穿透影像 29
圖 5-11 Pattern Maching 的功能 29
圖 5-12 Particle Analysis 的功能 30
圖 5-13 錐孔內髒污影像 30
圖 5-14 直孔內髒污影像 31
圖 5-15 檢視即時檢測畫面 31
圖 5-16 運動控制平台頂示圖 32
圖 5-17 清孔作業即時畫面 33
參考文獻
[1] 朱峻民,應用機器視覺於農機元件之加工成品品質鑑定,中興大學生物產業機電工程學系,2003。
[2] 藍光宏,機器手臂應用在番茄大小選別作業之研究,中興大學生物產業機電工程學系,1996。
[3] 張晏霖,蝴蝶蘭組織培養苗自動化移植視覺機器人之改良研究,中興大學農業機械工程學系,2001。
[4] Kim Sang-Yeon, Han Dongil, Choi Seung-Jong, and Park Jong-seok, "Image Contrast Enhancement Based on the Piecewise-Linear Approximation of CDF," IEEE Transaction on Consumer Electronic,vol.45,no.3, pp. 828-834, 1999.
[5] Hamed, Sari-Sarraf, and J. S.Goddard, "Robust Defect Sementation in Woven Fabrics," Proceedings of Computer Vision and Pattern Recognition, pp. 938-944, 1998.
[6] R. C. Gonzalez and R. E. Woods, Digital Image Processing (2nd Edition), Prentice Hall, 2002.
[7] National Instruments, IMAQ Vision Concepts Manual, 2005.
[8] 林宸生、邱創乾、陳德請, 數位信號處理實務入門,高立書局,
1996。
[9] 美商國家儀器網站,http://www.ni.com.tw,產品規格書。
[10] 肯定資訊科技公司,http://www.surevision.com.tw/product.htm, 產品規格書。
[11] 成功大學馬達控制中心,http://emotors.ncku.edu.tw/。
[12] 鄒應嶼,電動機控制簡介,交通大學電機與控制工程學系
http://pemclab.cn.nctu.edu.tw/PELIB/技術報告。

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