基于线阵CCD的印刷品缺陷实时在线检测系统研制

论文摘要

随着国内印刷产业的高速发展,印刷速度越来越快、精度要求越来越高。传统的人工检测方法已经无法满足要求,利用机器视觉技术进行印刷品质量检测成为必然选择。目前国外在这方面的研究比较深入,已经开发出一系列产品;国内尚处于起步阶段,现有产品应用局限性大、性能有待提高。本文结合机器视觉系统、印刷品质量评价,针对印刷品质量检测的技术要求,给出了检测系统高速度、高精度、实时在线检测、采集与处理并行工作的设计要求。在此基础上设计建立了模拟真实印刷环境的印刷品缺陷在线检测实验平台,实现了对动态印刷品图像进行检测的目的。文中详细分析了检测系统硬件的组成结构、工作原理,提出了系统组成单元的优化选择,给出了完整的实验平台设计方案及实现。同时,针对实时在线检测的性能要求和待测图像特点,本文设计了软件执行流程,给出了图像预处理方法。提出了多线程、队列控制的处理策略,解决了印刷品缺陷在线检测中图像采集、处理、显示之间的矛盾。最后开发了印刷品缺陷检测软件,能够实时检测出各种典型印刷品缺陷,功能齐备、操作简洁。经实验验证,在0.1mm×0.4mm检测分辨率下,本系统检测速度可达140m/min。此外,为降低成本、使CCD相机更适合本系统的性能要求,本文对CCD外围电路进行了初步探讨。分析了电路功能及参数,完成了CCD驱动电路和模数转换模块。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的目的和意义
• 1.2 机器视觉检测系统简介
• 1.2.1 机器视觉系统
• 1.2.2 机器视觉的特点
• 1.2.3 机器视觉系统的应用
• 1.3 印刷品质量在线检测系统的研究现状及分析
• 1.3.1 国外研究概况及分析
• 1.3.2 国内研究概况及分析
• 1.4 课题主要研究内容
• 第2章 印刷质量要求及基本检测方法
• 2.1 印刷品质量的概念
• 2.2 印刷图像质量评价
• 2.2.1 印刷图像质量及评价
• 2.2.2 图像质量评价的保真度准则
• 2.3 印刷品在线检测的要求
• 2.4 基本检测方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 检测系统硬件平台的建立
• 3.1 系统硬件平台构成
• 3.2 系统硬件平台主要组成单元分析及选型
• 3.2.1 相机
• 3.2.2 镜头
• 3.2.3 图像采集卡
• 3.2.4 光源
• 3.2.5 光电编码器
• 3.2.6 机械装置
• 3.3 系统硬件平台设计方案
• 3.4 本章小结
• 第4章 检测系统软件开发
• 4.1 检测软件的开发环境及功能要求
• 4.1.1 检测软件开发环境
• 4.1.2 检测软件的功能要求
• 4.2 印刷品图像的预处理与缺陷检测
• 4.2.1 彩色图像的灰度化处理
• 4.2.2 灰度变换对比度增强
• 4.2.3 图像差影
• 4.2.4 二值化
• 4.2.5 缺陷分析
• 4.3 软件检测流程及系统功能
• 4.3.1 检测软件执行流程
• 4.3.2 软件主要功能的实现
• 4.4 检测软件的主界面
• 4.5 实际检测结果及分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 CCD驱动、采集电路的初步探讨
• 5.1 自主研发CCD外围电路的意义
• 5.2 TCD1209D基本工作原理
• 5.3 驱动脉冲产生方法
• 5.3.1 几种传统驱动脉冲产生方法
• 5.3.2 FPGA在线实现驱动时序
• 5.4 电路的研究与设计
• 5.4.1 TCD1209D的驱动电路
• 5.4.2 模数转换电路设计
• 5.5 CCD驱动及A/D转换模块
• 5.6 硬件测试结果及分析
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢