（通信与信息系统专业论文）基于计算机视觉的锆管端面检测技术研究.pdf

ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt og u a n g d o n gu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g yf o r t h ed e g r e eo fm a s t e ro f e n g i n e e r i n gs c i e n c e r e s e a r c ho f c o m p u t e r v i s i o n b a s e d z i r c o n i u mt u b ed e t e c t i o nt e c h n o l o g y m a s t e ro fe n g i n e e r i n gs c i e n c ec a n d i d a t e ：z h a n gh o n g s u p e r v i s o r ：p r o f z h uz h e n g t a o j u n e2 0 1 0 s c h o o lo fi n f o r m a t i o ne n g i n e e r i n g g u a n g d o n gu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y g u a n g z h o u , g u a n g d o n g , p r c h i n a ，5 10 0 9 0 摘要 摘要 锆合金管材主要用于制作核燃料的包覆材料，起着防止核产物外泄的重要作用， 属于核反应堆的关键部件。因此，为保证产品质量，确保反应堆的安全，在验收时对 核用锆合金管材的内在质量有较高要求。锆合金管材的端面质量直接影响后续的焊接 工作，因此表面不允许有毛刺、凹坑、裂痕等缺陷问题。本文针对一般检测方法难以 检测的锆管端面部分，提出了一套基于计算机视觉的缺陷检测方法。本文研究内容主 要包括以下几点： 1 、针对锆合金管材端面的形状特点，根据计算机视觉相关知识，设计了一套基于 计算机视觉的锆管端面检测系统。系统组成包括三个模块，分别是图像采集模块、图 像处理模块和p l c 接口模块，分别实现图像的采集和保存、图像数据的处理和缺陷的 检测以及硬件控制和报警等功能。 2 、针对锆管端面缺陷的特点，利用图像处理相关技术，提出了一套可行的检测方 案。采用边缘提取、斑点分析、数学形态学以及最小二乘法等图像处理算法，分别对 锆管端面中可能出现的毛刺、凹坑、裂痕以及倒角尺寸问题等缺陷进行检测。 3 、根据提出的算法，设计了一套应用于该系统的检测软件系统。该软件系统使用 v i s u a lc + + 6 0 作为开发工具，部分检测算法使用了加拿大m a t r o x 公司的m i l 软件提 供的优化算法。实现了图像采集和保存、光源控制和图像数据分析检测等功能。 本文的创新之处在于针对锆管端面检测的精度、速度等要求，提出了一套基于计 算机视觉检测的方案，综合运用了斑点分析、数学形态学和边缘提取等图像处理技术 实现锆管端面的质量检测。 实验证明，在环形光源照射下，利用数字摄像头采图，锆管端面内外坡e l 以及中 间分隔线部分在图像中可以明显的区分开来，缺陷的图像特征明显。经过在作业现场 的实际调试，检测结果也证明了本系统的实用性，可以满足在线检测的要求。 关键词：锆合金管材；计算机视觉检测；斑点分析；数学形态学；边缘提取；最小二 乘法 广东工业大学硕士学位论文 a bs t r a c t z i r c o n i u ma l l o yt u b ew h i c hi st h ek e yc o m p o n e n to fn u c l e a rr e a c t o ri sm a i n l yu s e df o r m a k i n gc l a dm a t e r i a lo fn u c l e a rf u e l i ta l s op l a y sa l li m p o r t a n tr o l ei np r e v e n t i n gn u c l e a r l e a k f o re n s u r i n gp r o d u c tq u a l i t ya n ds a f e t yo fn u c l e a rr e a c t o r , z i r c o n i u ma l l o yt u b eh a s v e r yh i g ha c c e p t a n c er e q u i r e m e n t t h ee n dp l a n eq u a l i t yo fz i r c o n i u ma l l o yt u b ew i l l d i r e c t l yi n f l u e n c et h ef o l l o w i n gw e l d i n gw o r k ，s od e f e c t ss u c ha sb u r r s ，p i t sa n df i s s u r ea r e n o ta l l o w e do ni t ss u r f a c e a i ma to r d i n a r yd e t e c t i o nm e t h o dc o u l dn o td e t e c tt h ee n dp l a n e ， w ep r o p o s e dac o m p u t e rv i s i o n - b a s e dd e f e c td e t e c t i o ns y s t e m t h em a i nc o n t e n to ft h e a r t i c l ei n c l u d et h ef o l l o w i n g ： 1 a i ma ts h a p ef e a t u r e so fe n dp l a n e ，w ep r o p o s e dac o m p u t e rv i s i o n - b a s e dd e f e c t d e t e c t i o ns y s t e ma c c o r d i n gt or e l e v a n tk n o w l e d g eo fc o m p u t e rv i s i o n t h es y s t e mi sm a d e u po ft h r e ed i f f e r e n tm o d u l e s ，i m a g es a m p l i n g ，i m a g ep r o c e s s i n ga n dp l c i n t e r f a c e t h e s e m o d u l e sr e a l i z ei m a g es a m p l i n ga n ds a v i n g ，i m a g ed a t ap r o c e s s i n g ，d e f e c td e t e c t i o n ， h a r d w a r ec o n t r o l i n ga n da l a r mf u n c t i o nr e s p e c t i v e l y 2 a i ma td e f e c ti na c c e p t a n c er e q u i r e m e n t ，w ep r o p o s e daf e a s i b l ed e t e c t i o np r o g r a m b yu s i n gr e l e v a n tt e c h n o l o g yo fi m a g ep r o c e s s i n g t h ed e t e n t i o np r o g r a mw es t u d i e di nt h i s a r i c l em a i n l ye m p l o y ss e r v e a l i m a g ep r o c e s s i n ga l g o r i t h ms u c ha se d g ed e t e c t i o n ，b l o b a n a l y s i s ，m a t h e m a t i c a lm o r p h o l o g y , l e a s ts q u a r e sa l g o r i t h m t h e s ea l g o r i t h m sd e t e c tb u r r s ， p i t s ，f i s s u r ea n dc h a m f e rd i m e n s i o nr e s p e c t i v e l y w h i c hm a ya p p e a ri ne n dp l a n eo f z i r c o n i u ma l l o yt u b e 3 w eh a v ed e s i g n e dad e t e c t i o ns o f t w a r es y s t e mw h i c ha p p l yt ot h i sh a r d w a r e a c c o r d i n gt ot h ed e t e c t i o ns y s t e mc o m p o s i t i o na n dd e t e c t i o np r o g r a m t h i ss o f t w a r es y s t e m i sd e v e l o p e db yv i s u a lc + + 6 0 ，s o m ed e t e c t i o na l g o r i t h m su s e dt h eo p t i m i z a t i o na l g o r i t h m p r o v i d eb ym a t r o xm i l ，a l s or e a l i z es e v e r a lf u n c t i o n ss u c ha si m a g es a m p l i n ga n ds a v i n g ， l i g h tc o n t r o l i n g ，i m a g ed a t aa n a l y s i sa n dd e t e c t i o n t h en o v e l t yo ft h i sa r t i c l ei st h ec o m b i n a t i o no fb l o b a n a l y s i s ，m a t h e m a t i c a l m o r p h o l o g ya n de d g e d e t e c t i o ni ne n d p l a n ed e t e c t i o n ，a n dp r o p o s e d ac o m p u t e r v i s i o n b a s e dd e f e c td e t e c t i o np r o g r a m t h er e s u l ts h o w st h a tu n d e rt h er i n gl i g h t sw ec a nc l e a r l yi d e n t i f yt h ei n s i d eg r o o v e ， i l 。，。，。：竺璧坚垒堡三，；。：。；，。；。：一 o u t s i d eg r 0 。v ea n dm i d d l ed i v i s i o nl i n eb yu s i n gd i g i t a l c a m e r a t h e r e f o r e ，此c o m p u t e r v i s i o n b 嬲e dd e f e c td e t e “o ns y s t e ms t u d i e di nt h i sa r t i c l ei se x c e p t i o n a l l y p r a t i c a lf o re n d p l a n ed e t e c t i o n , c a ns a t i s f yt h er e q u i r m e n t s o fo n l i n ed e t e c t i o n k e ”0 r d ：z i r c 。n i u m 础l 。y t u b e s ；c o m p u t e rv i s i 。n ；b l o ba n a l y s i s ；m a t h e m a t i c a l m o r p h o l o g y ；e d g e d e t e c t i o n ；l e a s ts q u a r e sa l g o r i t h m i i i 广东工业大学硕士学位论文 目录 摘要i a b s t r a c t i i 目录 c o n t e n t s v i i 第一章绪论1 1 1 课题研究相关背景1 1 1 1 锆合金及其应用1 1 1 2 锆管在核工业中的应用1 1 2 3 我国锆合金的发展2 1 2 锆管检测技术研究发展现状3 1 3 本文主要研究内容和创新之处3 1 4 本文主要内容和章节安排4 1 5 本章总结4 第二章计算机视觉检测技术5 2 1 计算机视觉检测技术的发展现状5 2 1 1 工业界常用的计算机视觉检测技术5 2 1 2 计算机视觉检测的优越性5 2 2 计算机视觉检测系统组成6 2 2 1 图像信息采集6 2 2 2 图像处理7 2 2 3 检测所用的算法7 2 3 本文用到相关算法的研究7 2 3 1 边缘检测算法8 2 3 2 数学形态学9 2 3 3 斑点分析9 2 3 4 最小二乘法拟合圆1 0 i v 目录 2 4 本章总结11 第三章检测要求和系统方案设计1 2 3 1 锆管端面检测要求及缺陷分析1 2 3 1 1 锆管端面尺寸1 2 3 1 2 具体检测要求分析1 4 3 2 锆管端面在数字摄像机下得到的灰度图像1 6 3 3 缺陷分析及相关检测方案设计1 6 3 3 1 毛刺缺陷17 3 3 2 坡口凹坑缺陷。1 8 3 3 - 3 中间分隔线裂痕缺陷。1 8 3 3 4 倒角尺寸问题1 9 3 3 5 检测方案注意事项2 0 3 4 本章总结2 0 第四章系统硬件设计2 1 4 1 图像采集模块2 1 4 1 1d h h v l 3 0 0 f m 数字摄像机2 1 4 1 2i e e e 1 3 9 4 图像采集卡2 3 4 1 3 光源2 3 4 1 4 图像采集模块整体设计2 4 4 2 图像处理模块2 5 4 3p l c 接口模块2 6 4 4 本章总结2 7 第五章系统软件设计一2 8 5 1 软件系统整体设计2 8 5 2 软件系统界面设计2 9 5 2 1 主界面2 9 5 2 3 相关参数设置界面3 0 5 3 检测功能实现3 1 5 4 标定系统3 2 5 5 本章总结3 3 v 广东工业大学硕士学位论文 第六章实验结果分析3 4 6 1 各种缺陷检测结果3 4 6 1 1 毛刺缺陷检测3 4 6 1 2 裂痕缺陷检测3 5 6 1 4 凹坑缺陷检测3 5 6 1 3 倒角尺寸检测3 6 6 2 本章总结3 7 总结与展望3 8 参考文献4 1 攻读学位期间发表论文及成果4 4 独创性声明4 5 致 射4 6 附录4 7 v l c o n t e n t s c o n t e n t s a b s t r a c t 一i i c o n i l 三n 。i s 、，l l c h a p t e ri n t r o d u c t i o n 1 1 1r e s e a r c hp r o j e c tb a c k g r o u n d 1 1 1 1a p p l i c a t i o n so fz i r c o n i u ma l l o y s 1 1 1 2z i r c o n i u mt u b e si nt h en u c l e a ri n d u s t r y 1 1 2 3c h i n az i r c o n i u ma l l o y s 2 1 2d e v e l o p m e n ts t a t u so f z i r c o n i u mt u b e sd e t e c t i o nt e c h n o l o g y 3 1 3r e s e a r c hc o n t e n ta n di n n o v a t i o n s 3 1 4m a i nc o n t e n t sa n d a r r a n g e m e n to f t h ec h a p t e r s 4 1 5s u m m a r y 4 c h a p t e ri ic o m p u t e rv i s i o nd e t e c t i o n 5 2 1d e v e l o p m e n ts t a t u so fc o m p m e rv i s i o nd e t e c t i o nt e c h n o l o g y 5 2 1 1c o m p u t e rv i s i o nd e t e c t i o nt e c h n o l o g yi ni n d u s t r y 5 2 1 2s u p e r i o r i t yo fc o m p u t e rv i s i o nd e t e c t i o n 5 2 2c o m p o s e do fc o m p m e rv i s i o nd e t e c t i o ns y s t e m 6 2 2 1i m a g ei n f o r m a t i o na c q u i s i t i o n 6 2 2 2i m a g ep r o c e s s i n g 7 2 2 3a l g o r i t h mo fd e t e c t i o n 7 2 3r e s e a r c ho f a l g o r i t h m 7 2 3 1e d g ed e t e c t i o n 8 2 3 2m a t h e m a t i c a lm o r p h o l o g y 9 2 3 3b l o ba n a l y s i s 9 2 3 4l e a s ts q u a r e sa l g o r i t h m 10 2 4s u m m a r y 11 c h a p t e ri l lt e s t i n gr e q u i r e m e n t sa n ds y s t e md e s i g n 1 2 ：；1z i r c o n i u mt u b ee n dt e s t i n gr e q m m m e n t sa n dd e f e c ta n a l y s i s 1 2 v l i 广东工业大学硕士学位论文 3 1 1z i r c o i l i u mt u b ee n ds i z e 1 2 3 1 2a n a l y s i st e s t i n gr e q u i r e m e n t s 1 4 3 2t h eg r a yi m a g eo fz i r c o n i u mt u b ee n d ：1 6 3 3d e f e c ta n a l y s i sa n dt e s td e s i g n 1 6 3 3 1g l i t c h 1 7 3 3 2p i t 1 8 3 3 3c r a c k si nt h em i d d l es e p a r a t o r ”1 8 3 3 4c h a m f e rd i m e n s i o n s 1 9 3 3 5d e t e c t i o nn o t e 2 0 3 4s u m m a r y 2 0 c h a p t e ri vh a r d w a r es y s t e md e s i g n 2 1 4 1i m a g ea c q u i s i t i o nm o d u l e 2 1 4 1 1d h h v l 3 0 0 f md i g i t a lc a m e r a 2 1 4 1 2i e e e 1 3 9 4i m a g ea c q u i s i t i o nc a r d 2 3 4 1 3l i g h ts o u r c e 2 3 4 1 4t h eo v e r a l ld e s i g no ft h ei m a g ea c q u i s i t i o nm o d u l e ”2 4 4 2i m a g ep r o c e s s i n gm o d u l e ”2 5 4 3p l ci n t l 羽? f a c em o d u l e 2 6 4 4s u m m a r y 2 7 c h a p t e rv s o f t w a r es y s t e md e s i g n 2 8 5 1o v e r a l ld e s i g no fs o f t w a r es y s t e m 2 8 5 2s o f t w a r ei n t e r f a c ed e s i g n 2 9 5 2 1t h em 咖i n t e r f a c e 2 9 5 2 3s e ti n t e r f a c ep a r a m e t e r s 3 0 5 3d e t e c t i n gs y s t e m 3 1 5 4c a l i b r a t i o ns v s t e m 3 2 5 5s u m m a r y 3 3 c h a p t e rv ie x p e r i m e n t a lr e s u l t s ”3 4 6 1t e s tr e s u i t so f v a r i o u sd e f e c t s 3 4 6 1 1g l i t c hd e t e c t i o n 3 4 v i i i c o n t e n t s 6 1 2c r a c kd e t e c t i o n 3 5 6 1 4p i td e f e c td e t e c t i o n 3 5 6 1 3c h a m f e rs i z ed e t e c t i o n 3 6 6 2s u m m a r y 3 7 s u m m a r ya n do u t l o o k 3 8 r e f e r e n c e s 4 1 d e g r e ep a p e r sa n dr e s u l t si s s u e d 4 4 o r i g i n a ls t a t e m e n t 4 5 t h a n k s 4 6 a p p e n d i x 4 7 i x 第一章绪论 1 1 课题研究相关背景 1 1 1 锆合金及其应用 第一章绪论 锆( z i r c o n i u m ) 是一种化学元素，它的化学符号是z r ，它的原子序数是4 0 ，是 一种银白色的过渡金属。锆属于高熔点稀有金属，热中子吸收截面小，辐照稳定性高， 在大多数有机酸、无机酸、强碱和一些熔融态的盐中均具有优良的抗蚀性，是原子能 工业、化工、石油化学工业中的一种重要结构材料口2 1 。 锆合金是在核工业中大量使用的一种金属材料，锆合金的热中子吸收截面小、导 热率高、机械性能好，又具有良好的加工性能以及同u o ：相容性好，尤其对高温水、高 温水蒸汽也具有良好的抗蚀性能和足够的热强性。因此，被广泛用做水冷动力堆的包 壳材料和堆芯结构材料，成为核电站的重要应用材料1 。 1 1 2 锆管在核工业中的应用 一 核反应堆是利用核裂变过程中所释放出来的巨大能量，通过核电设备最终转化成 电能。由于在反应过程中存在大量的辐射，具有很大的危害性，因此，核安全就成为 发展核电工业所必须解决的首要任务。在核电设计中，核安全的首道防线就是核燃料 的包覆材料包壳管，由它担负着防止核燃料泄漏的重要任务，要求在整个使用过 程中不能发生破损，避免放射性外逸。而包壳管在核反应堆中所处的工况条件非常恶 劣，它承受着高温、高压和强烈的中子辐照，还要耐高硼水腐蚀、应力腐蚀和反应产 物碘蒸汽腐蚀等。故对核燃料的包壳管的材料提出严格要求。 在众多候选材料中，锆合金以其优异的核性能，成为核燃料包壳管的首选材料， 并获得了令人满意的使用效果。核反应堆的结构部件有：高压容器、高压水箱、高压 外壳、管路系统、阀门、热交换器、冷却剂冷凝装置等。许多稀有金属如铍、钛、钒、 钽等均可用做结构材料，但是锆具有良好的核性能和适宜的机械特性，属于最佳结构 材料之一。随着核反应堆技术朝着减少燃料燃耗，提高反应堆热效率和安全可靠性， 以及降低燃料循环成本的方向发展，对锆合金包壳材料的性能提出了更高的要求，包 括抗腐蚀性能、吸氢性能、力学性能和辐照尺寸稳定性等。为此，人们在提高锆合金 性能方面进行了大量的研究工作，开发了一些新锆合金。目前主要有低锡锆一4 合金、 广东工业大学硕士学位论文 美国西屋公司新发展的z i d o 合金、日本的n d a 合金和法国的m 5 合金等。另外，还有 俄罗斯的z r 一1 n b 合金和e 6 3 5 合金等h 制。下图1 - 1 为常见的锆合金管型材。 1 2 3 我国锆合金的发展 图1 1 锆合金管材例图 f i gl - 1z k c o n i u ma l l o yt u b e s 我国在上世纪6 0 年代和7 0 年代分别研制出国产z r - 2 和z r - 4 合金后，相继对这两 种合金的应用性能以及在工程应用中出现的问题展开了广泛研究口1 羽。如元件包壳“柳 叶状白条”腐蚀问题，焊接热影响区的腐蚀“白点和“白环”问题，包壳材料的氢化 物取向分布问题等，以及其力学性能、织构、腐蚀机理、热处理与显微组织及第二相的 研究等工作。其中，通过对改善z r - 4 合金耐腐蚀性能的研究，掌握了影响腐蚀性能的热 加工条件，在恰当的热处理条件下制成的z r 一4 管材，不仅可明显改善耐疖状腐蚀( 不均 匀腐蚀) 性能，而且耐均匀腐蚀性能也有改善。 在上个世纪8 0 年代中期，针对国内压水堆燃料元件包壳的腐蚀问题，同时跟踪国际 上锆合金的发展趋势，开展了高性能锆合金的研究。从“八五”以来，高性能锆合金的 研究列入了国家先进材料研究课题，中国核动力研究设计院和西北有色金属研究院、宝 鸡有色金属加工厂均投入了力量n 3 。1 引。在进行改善z r - 4 合金耐腐蚀性能研究的基础上， 于上世纪9 0 年代初展开了新型锆合金的开发与研究。首先，通过探索性及筛选工作，从 设计的2 5 种新成分锆合金中选取了有希望的几种合金并加工成小试样进行堆外高压釜 中的腐蚀试验和吸氢试验，以及力学性能试验，取得了较好的结果。随着研究的不断深 入，通过进一步的优化研究，确定了其堆外腐蚀、力学、吸氢性能大大优于z r 一4 合金的 n 1 8 和n 3 6 两种新成分锆合金( 西北有色金属研究院命名为n z 2 和n z 8 ，同时确定了这两 种新锆合金的名义成分和成分范围。通过理论知识的研究，并根据小试样的实验结果， 确定了两种新成分锆合金的冶炼、锻造、挤压、轧制、热处理等加工工艺n 引。 2 第一章绪论 1 2 锆管检测技术研究发展现状 核用锆合金管材主要用于制作核燃料的包覆材料，起着防止核产物外逸的重要作 用，属于核反应堆的关键部件。因此，为保证产品质量，确保反应堆的安全，在验收 时除了对锆合金管材的内在质量有较高要求外，对其几何尺寸要求也很高，另外还不 得含有气孔、夹杂物和裂纹等缺陷。目前对于此类精密管材的尺寸测量主要采用接触 法和非接触法两种，接触法检测的局限性在于不能实现对管材的1 0 0 测量，且在测量 过程中无法消除人为因素的影响和测量工具对管材表面的划伤，检验效率低，不能满 足企业大批量生产的要求，所以在实际应用中多数使用非接触法。非接触法检测也叫 无损检测，指在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部 质量进行检查的一种检测手段。现今使用较多的有超声波检测技术和涡流检测技术等。 超声波检测是利用超声波的传播特性和反射原理对工件进行检测。超声波的特点 是具有良好的指向性，并且在异种介质的界面上将产生反射、折射和波型转换。利用 这些特性，可以获得从缺陷界面反射回来的反射波，从而达到探测缺陷的目的。超声 波检测优点是检测厚度大、灵敏度高、速度快、成本低、对人体无害，能对缺陷进行 定位和定量。局限性是对缺陷的显示不直观，探伤技术难度大，容易受到主客观因素 影响，以及探伤结果不便于保存。例如在文献 2 0 中作者设计了一种使用于锆合金棒 的超声波自动检测系统，而在文献 2 1 中作者提出了一种可在对管材进行超声波探伤、 保证内在质量的同时，完成对管材直径、内径和壁厚等尺寸测量的尺寸连续测量技术， 极大的提高了检验效率和检验质量。 涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法。给一个线圈通入 交流电，在一定条件下通过的电流是不变的。如果把线圈靠近被测工件，像船在水中 那样，工件内会感应出涡流，受涡流影响，线圈电流会发生变化。由于涡流的大小随 工件内有没有缺陷而不同，所以线圈电流变化的大小能反映有无缺陷。在文献 2 2 中 作者就利用涡流检测技术，实现了对核用锆合金管材的高速自动化检测，有效地检测 出管材中存在的孔洞型自然缺陷，保证产品质量。 1 3 本文主要研究内容和创新之处 经过试验研究证明，超声波检测技术和涡轮检测技术都能够很好的检测出锆合金 管材管壁上存在的大多数缺陷，例如气孔、夹杂物和裂纹等缺陷。除了对管壁的检测， 3 广东工业大学硕士学位论文 因为锆合金管材的端面涉及到后期的焊接工作，因此对端面坡口的质量要求也相当严 格，测量尺寸重复精度要求不低于3 0um ，由于锆合金管材端面坡口的特殊性，一般 检测方法很难达到要求，而一些较复杂的检测方法则成本较高。本文的主要研究内容 和创新之处就是针对一般检测技术无法精确检测到的锆合金管材端面坡口，提出了一 套基于计算机视觉的检测方案。计算机视觉检测技术具有非接触、柔性好、精度高、 速度快、自动化和智能化水平高、易于设计与加工控制等优点，可以很好地满足锆管 端面检测的要求。实验证明，在环形光源照射下，利用数字摄像头采图，锆管端面内 外坡口以及中间分隔线部分在图像中可以明显的区分开来，利用斑点分析、数学形态 学和边缘提取等图像处理技术，能够很好的将各种缺陷检测出来。 1 4 本文主要内容和章节安排 本文以锆合金管材端面为检测对象，利用计算机视觉相关技术设计了一套针对各 种缺陷的检测方案。具体的章节安排如下： 第一章绪论介绍了课题研究的背景及意义、国内外对锆管检测的研究现状和发展 趋势，以及本文的主要研究内容。 第二章详细介绍了计算机视觉检测技术的发展现状和计算机视觉检测系统的主要 组成部分。另外就本文研究中有使用到的一些相关算法进行了分析。 第三章则介绍了锆合金管材的具体尺寸，针对验收要求中对需要检测的各种缺陷 进行了分析后提出了一套可行的检测方案。 第四章介绍了锆管端面检测系统的硬件设计，分别介绍了图像采集模块、图像处 理模块和p l c 接口模块的系统功能和硬件组成。 第五章介绍了锆管端面检测系统的软件设计，包括整体软件流程设计，各模块实 现功能介绍，软件系统界面设计和标定系统设计等。 第六章对实验结果进行了分析。 1 5 本章小结 本章主要阐述了课题研究的背景和意义、我国锆合金的应用和发展趋势以及锆合 金管材检测相关技术的发展现状、本文主要研究的内容和创新之处，以及本文的章节 安排情况等。 4 第二章计算机视觉检测技术 第二章计算机视觉检测技术 2 1 计算机视觉检测技术的发展现状 计算机视觉是一门涉及人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像 处理技术、模式识别技术等诸多领域的交叉学科。现代视觉理论和技术的发展，不仅 在于模拟人眼能完成的功能，更重要的是它能完成人眼所不能胜任的工作，所以计算 机视觉技术作为当今最新技术，在电子、光学和计算机等技术不断成熟和完善的基础 上得到迅速发展。计算机视觉检测技术是建立在计算机视觉研究基础上的一门新兴的 测试技术，与计算机视觉研究的视觉模式识别、视觉理解等内容不同，计算机视觉检 测技术重点研究物体的几何尺寸、物体的位置测量和缺陷检测等。随着近年来计算机 视觉检测技术的迅速发展，不仅出现了更多更有效的算法，而且硬件设备也取得了重 大突破。以往令人望而生畏的价格昂贵的大型系统的许多功能已被性能优越、价格便 宜的小型或微型系统替代。微型系统的发展使得计算机视觉检测技术更加广泛地普及 应用成为可能。 2 1 1 工业界常用的计算机视觉检测技术 在工业界，应用图像处理及计算机视觉检测技术最为广泛的是那些重复性检测相 同部件或产品的场合。在所应用的技术中首先是利用各种光