大尺寸石材切割系統(tǒng)中的嵌入式視覺引導(dǎo)技術(shù)研究.pdf

1、石材是一種常用的建筑裝飾材料，被廣泛地運(yùn)用在公共設(shè)施建設(shè)和家庭裝飾當(dāng)中。近些年，我國加大了對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，進(jìn)一步地刺激了對石材的消費(fèi)需求。但是國內(nèi)的石材生產(chǎn)過程的自動化程度不高，石材的生產(chǎn)檢測仍然依靠人工完成，成本高且生產(chǎn)效率低下。嵌入式機(jī)器視覺具有成本低、體積小、容易安裝等特點(diǎn)，而且處理速度快、運(yùn)行穩(wěn)定，能夠替代工人去完成石材切割過程中枯燥頻繁的引導(dǎo)檢測工作，因此本課題具有很重要的研究意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴根據(jù)

2、設(shè)計(jì)需求，提出了采用嵌入式機(jī)器視覺的切割引導(dǎo)方案，并根據(jù)檢測處理過程的特點(diǎn)，采用基于ARM內(nèi)核的嵌入式處理器的QY-IMX6S控制板為硬件處理平臺。針對大尺寸石材的檢測需求，提出了采用雙相機(jī)交叉采集的圖像采集方案，并采用雙板并行運(yùn)行的模式來提升處理速度；⑵搭建了基于嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試平臺，在此基礎(chǔ)上，研究了嵌入式Linux系統(tǒng)下的V4L2免驅(qū)結(jié)構(gòu)，并利用V4L2實(shí)現(xiàn)了圖像的采集。同時因?yàn)楹罄m(xù)的圖像處理算法只需要紅色分量，本文

3、采用從YUYV格式中直接提取紅色分量的方法，以減少存儲數(shù)據(jù)量，提高圖像采集速度；⑶分析了石材的缺陷類型，對圖像的濾波、二值化等預(yù)處理過程做了研究，并選擇了合適的預(yù)處理方法。對于目標(biāo)激光線的線性擬合，本文研究了最小二乘法和 Hough直線變換兩種線性擬合方法，考慮到有環(huán)境光的干擾，最終選擇了Hough直線變換來進(jìn)行線性擬合。通過對檢測目標(biāo)范圍的判定與坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，優(yōu)化了Hough轉(zhuǎn)換過程，提高了處理速度。由于圖像畸變以及畸變矯正所帶來的困

4、難，本文提出了采用分段擬合的方法來減小畸變的影響。對于缺陷的檢測，采用對擬合直線上點(diǎn)灰度值的變化情況來進(jìn)行判定，并采用對擬合直線上點(diǎn)在線激光寬度范圍內(nèi)求灰度平均值的方法來提高檢測精度；⑷設(shè)計(jì)了嵌入式視覺引導(dǎo)系統(tǒng)與石材切割控制平臺的工作交互過程，完成了相應(yīng)軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)與優(yōu)化。在實(shí)驗(yàn)室條件下，測試了引導(dǎo)系統(tǒng)對不同寬度缺陷的識別率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文的檢測算法能夠識別8 mm及以上寬度缺陷，平均檢測時間在0.4 s左右，能夠滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需