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1、本 科 生 毕 业 设 计 论 文 基于机器视觉的摩托车配件外观尺寸检测系统（硬件部分）XX院 系： 电子信息工程学系 专 业： 电子信息工程专业 班 级： 071 学 号： 710706136 指导教师： XXX 职称（或学位）： 副教授 2011年 4 月原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文（设计），是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均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。学生签名： 年 月 日 指导声明
2、本人指导的 同学的毕业论文（设计）题目大小、难度适当，且符合该同学所学专业的培养目标的要求。本人在指导过程中，通过网上文献搜索及文献比对等方式，对其毕业论文（设计）内容进行了检查，未发现抄袭现象，特此声明。指导教师签名： 年 月 日目 录1绪论21.1 机器视觉的概述21.2 国内外的摩托车状况21.3 研究背景动态及其意义32系统整体设计与功能规划32.1 检测系统整体概述32.2 检测系统硬件组成43 硬件设计63.1 图像采集硬件设计63.2 视频解码73.3 图像加速83.4 PXA255嵌入式主控制部分设计103.5 DSP图像处理系统硬件设计164 结论19结束语19参考文献20基
3、于机器视觉的摩托车配件外观尺寸检测系统（硬件部分）XX（电子信息工程学系 指导教师：XXX）摘要：机器视觉是一门新兴的重要学科，它在工业生产中有着不可估量的重要地位。摩托车作为中国越来越普及的交通工具，它的生产成本、生产效率就成为了重中之重，对其配件要求也越来越高，所以为了提高工业生产摩托车配件的合格情况，设计一个包含CCD相机、视频解码、图像处理、主控件和计算机的机器视觉检测系统，以代替人工检测，防止出现人为错漏，发生安全事故，并提高配件的生产效率，降低成本。关键词：机器视觉；摩托车配件；检测系统Inspection System Of A Motorcycle Accessories Ap
4、pearance Size Based on Machine Vision Chen Xu（Electronic & Information Engineering Department, Supervisor: Lin Zhixiong）Abstract: Machine vision is an new important subject emerging in industrial production, it is the important position of immeasurable. As Chinas increasingly popular means of transp
5、ortation, motorcycle,the cost of its production, production efficiency becomes the most of its parts requirement, more and more is also high, so in order to improve the industrial production motorcycle accessories, design a qualified contains video decoding, CCD camera, image processing, master piec
6、es and computer machine visual inspection system to replace artificial detection and prevent human error, accidents, meanwhile improve accessories production efficiency and reduce the cost.Keywords: machine vision; motorcycle accessories; detecting system1绪论1.1 机器视觉的概述 机器视觉是通过光学装置和非接触传感器自动地接收和处理一个真实
7、物体的图像，以获得所需信息或用于控制机器人的装置。现代工业中机器视觉是一个不可忽视的新学科，它能完美的弥补人工检测的一系列缺点，人工检测的缺点如下：（1）人工检测很依赖人体的状态，人的状态不好，检测的数据也将大大失真。并且人不是机器，人是会疲劳的，所以工作效率将大大降低。（2）在某一些方面，机器对于器件的精度要求很高，而人的肉眼误差达不到这个水平，所以这就是人工检测的局限性。机器视觉系统采用CCD照相机采集图像并转化为数字信号，再对图像数字信号进行处理，从而得到所需要的各种目标图像特征值，并由此实现模式识别，坐标计算，灰度分布图等多种功能。然后再根据其结果发出指令，配合现场中的一系列控件对缺陷
8、的配件的一系列措施。机器视觉的优点如下： (1)精度高 优秀的视觉系统能够对众多部件的一个进行空间测量。因为这种的测量方式不需要进行接触，所以不会对其中脆弱的零部件造成损害。(2)连续性视觉系统可以使人们免受疲劳之苦。因为机器不存在疲劳一说，所以也就不存在人工检测中的人员视觉疲劳一说。(3)成本效率高随着科技发展，计算机处理器的价格急剧下降，其工业机器视觉的成本降低，工作成本效率不断攀升。另外，机器视觉系统的维护与操作费用非常少。(4)灵活性机器视觉系统能够进行各种不同的测量。当应用对象变化以后，只需对软件做出相对应的变化或者升级用以适应新的产品需求即可。1.2 国内外的摩托车状况即使是在美、
9、欧、日这样的发达国家和地区，摩托车也依然存在，只不过更多是是作为休闲娱乐工具而非交通代步工具。中国的整体发展水平依然很低，购买力有限，再加上太多的人口，使资源和交通环境都无法承受发达国家那样的汽车普及率，所以摩托车在相当长一段时间里，仍然可以作为国人的成本较低的交通工具，估计二十年没问题。就象我国的台湾省这样消费及发展程度比内地高的地区，摩托车的保有量仍然相当大，接近人口的一半比例。随着我国经济水平的发展，摩托车也会从单一的交通工具，向交通工具+娱乐休闲工具转变，如向大排量、水冷电喷等新技术发展，中国的人口众多，幅员辽阔，注定需求是多样性的。汽车不但比摩托车贵，而且后期的使用费用更是比摩托车大
10、很多，而且中国的国情是人多，摩托车在人多的地方更能发挥机动灵活的优势，以中国的消费水平和整体国情，汽车要达到国外的普及率是根本不可能的，没有那么多路供汽车跑，也没有那么多资源可供消耗，试想如果把现在不禁摩城市的摩托车数量的一半或几分之一换成汽车，路上将全部堵死，而且也无处停车。另外，当摩托车从工具成为玩具的时候，人们对它的态度也将会发生变化。就象现在千元甚至几千元的自行车也会有人去消费一样，就象在国外，一辆高档摩托车的价格并不比汽车便宜，甚至有可能更贵。而电动车，限于现在的技术水平和公众为其低成本低价格的要求，目前还远远达不到替代传统燃油机动车的程度。1.3 研究背景动态及其意义 随着工业的不
11、断进步与发展，工厂对各种配件产品的准确度的要求也越来越高，机器视觉检测系统也随之诞生。这提高了各类配件产品的生产的精确度，这个项目有着很大的发展前景。然而如何实现通过机器视觉系统检测摩托车配件外观尺寸的精确度？本课题设计中，主要利用Proteus设计摩托车配件机器视觉检测系统，检测摩托车外观尺寸的精确度，从而使摩托车更安全。随着社会的发展和不断进步，交通工具越来越频繁的被人们所使用，摩托车占据了绝大多数，然而每年因摩托车的事故发生也非常多。因此，人们对安全的意识也越来越强。在科技不断发展的21世纪，人们对摩托车的安全系数要求不断提高，也就是对其各零件配件的精确度的要求也越来越高。然而当今企业之
12、间的竞争日益激烈，为了营造更多的利益，已经不允许丝毫的缺陷存在。这使得各大工厂大力学习应用机器视觉系统。在新的一个世纪里，随着机器视觉的不断发展，其已经融入各行各业之中。并且当前，机器视觉的应用已经不仅仅应用于传统的检测领域，向着更深层次、更加多样化的领域发展着。与此同时，各个方面也加大了对机器视觉产品的采购。根据调查，有35%的受访者预计明年机器视觉产品的采购量会上升，另有54%的受访者预计采购量会与去年持平。而机器视觉的应用领域多为检验、条形码阅读。由此可见机器视觉检测系统的发展前景非常广阔，潜力不可估量。因此，对于机器视觉的研究将是十分必要的，并有其独特意义的。2系统整体设计与功能规划2
13、.1 检测系统整体概述 基于机器视觉理论的配件尺寸自动检测系统，它包含了硬件和软件两部分。见车系统的运行有三个步骤，其分别是：第一是图像采集，其是通过硬件抓取图像来实现的，并将图像转化为信号存储到主机内存之中；第二第三分别是图像处理与尺寸测量，图像处理时通过对图像一系列的处理，获取配件的边缘部分，最后通过尺寸测量得出最后结果。不过这属于软件系统的范畴，这里我们只研究硬件部分。其整体框架如图1所示。图1 检测系统总体框架2.2 检测系统硬件组成整个配件检测系统由光源、CCD相机、图像采集卡和人机交互部分组成。其整体结构如图2所示。图2 整体结构图 1、摄像机CCD摄像机因具有自扫描、高灵敏、低噪
14、声、长寿命、低功耗和高可靠性等优点，因而一直受到人们的高度重视，发展十分迅速。 2、光源 光源照明是机器视觉检测系统中不可缺少的必要因素，它的好坏将会影响到采集图像的质量，间接影响接下去的测量精度与结果。3、信号处理信号处理模块其整体硬件结构如图3所示。（1）图像采集部分该模块的主要功能是将从CCD摄像头输入的模拟视频信号转换为数字信号。（2）主控制模块该模块的主要功能是对2D图形加速芯片初始化，并控制其工作。利用其丰富的外设能力，扩展USB键盘和鼠标接受操作者命令，从而采取相应的措施。协调整个系统的运行。（3）图像处理部分该模块的主要功能是：首先，通过分析存储器里的数据，判断在配件的生产中是否产生缺陷，如果产生标记其缺陷等级；其次，通过借口将缺陷的数据传输到缺陷标记桥进行标记，并传输到主控制部分；第三，通过主控制部分进行人工干预或自动判断：图3 整体硬件框图3 硬件设计3.1 图像采集硬件设计图像是机器视觉系统的唯一信息来源，如果其出现误差是不能依靠软件修正的。所以首先就必须保证图像信号的准确性。在工业生产中，条件比较差，存在着各种各样的干扰，使图像信号失真。所以在这种情况下经常使用差分布线技术，以保证图像信号的质量。（1）差分发送端设计工业摄像机的信号是单端信号，所以必须利用差分发送端将其转化为差分信号。在这里本设计中采用EL5171芯片。其设
