印刷胶辊视觉检测系统研究

论文摘要

印刷胶辊是印刷机的重要组成部分,它的品质优劣直接影响到印刷品的质量,胶辊的直径、圆柱度、径向跳动等参数如果达不到精度要求,会导致印刷品色彩不稳定、颜色不均匀或出现色斑。目前对印刷胶辊形位误差的检测主要采用千分尺以及千分表进行测量,由于印刷胶辊表面质地较软,采用接触式的测量方法势必产生较大误差。因此,研究一种快速、非接触式印刷胶辊形位误差的检测方法就具有重要的意义。针对印刷胶辊材料的特点,本文提出了利用视觉检测技术实现胶辊形位误差测量的方案。利用CCD摄像头拾取胶辊图像,经图像采集卡送入计算机进行图像处理;利用功能强大的LabVIEW7.1虚拟仪器软件和IMAQ Vision图像处理软件包为开发工具,实现图像平滑、图像增强、边缘检测等预处理;通过形位误差检测算法,得出胶辊的直径、圆柱度误差和跳动误差;最后经系统标定将测量所得的像素值转化为实际值。该方法经实验验证,成功实现了胶辊的非接触测量。本课题将虚拟仪器和视觉检测技术结合起来,充分发挥各自的优势,缩短了系统的开发周期,提高了系统的可靠性和可扩展性。该检测方法可以解决人工检测产品质量效率低、精确度不高、无法实时在线测量的缺点,而且系统软件其应用前景广阔,对其他圆柱形零件的检测也有一定参考价值。课题的研究内容主要分为以下几个部分:(1)根据印刷胶辊的尺寸、形状及检测精度的要求,研究视觉测量方法,完成系统总体方案设计,并合理配置测量系统硬件及软件平台。(2)以LabVIEW为软件开发平台,分析IMAQ Vision图像处理软件包中各种图像处理函数的特点,利用滤波、图像增强、边缘检测等技术手段对图像进行处理,分析比较图像处理后的效果,选择最佳的图像预处理方法。(3)研究各形位误差的图像测量方法以及图像处理算法。主要包括:检测图像中采样点坐标位置,计算胶辊直径;用最小二乘圆柱面法计算圆柱度误差;根据激光衍射原理,利用测量衍射条纹计算跳动误差;最后经系统标定将测量所得的像素值转化为实际值。(4)完成印刷胶辊检测系统的软件设计并进行系统实验,实时采集图像,实现对胶辊直径、圆柱度误差、跳动误差的评定,并进行误差分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 测试技术的现状及发展趋势
• 1.3 课题研究的目的和主要内容
• 1.4 本章小结
• 2 测试系统方案
• 2.1 系统方案的指导思想
• 2.2 测试系统构成
• 2.3 测试系统硬件
• 2.3.1 CCD摄像头
• 2.3.2 镜头
• 2.3.3 图像采集卡
• 2.4 测试系统软件
• 2.4.1 LabVIEW编程软件介绍
• 2.4.2 图像处理软件包介绍
• 2.4.3 系统软件设计
• 2.5 本章小结
• 3 图像采集和图像预处理
• 3.1 印刷胶辊图像采集
• 3.2 图像预处理
• 3.2.1 图像平滑
• 3.2.2 图像增强
• 3.2.3 边缘检测
• 3.3 本章小结
• 4 印刷胶辊参数测量
• 4.1 边缘拟合
• 4.2 直径的测量
• 4.3 圆柱度误差的测量
• 4.3.1 圆柱度误差的评定方法
• 4.3.2 测量过程规划
• 4.3.3 软件界面和流程图
• 4.4 系统标定
• 4.4.1 系统标定原理
• 4.4.2 系统标定界面和流程图
• 4.5 跳动误差测量
• 4.5.1 跳动误差传统评定方法
• 4.5.2 测量原理
• 4.5.3 测量过程规划
• 4.5.4 软件界面和流程图
• 4.6 本章小结
• 5 实验数据处理
• 5.1 系统标定结果
• 5.2 直径的测量结果
• 5.3 圆柱度误差的测量结果
• 5.4 跳动误差测量结果
• 5.4.1 系统标定
• 5.4.2 跳动误差的结果
• 5.5 本章小结
• 6 误差分析
• 6.1 测量胶辊图像的误差分析
• 6.1.1 测量不确定度评定
• 6.1.2 测量不确定度合成
• 6.2 测量跳动的误差分析
• 6.2.1 测量原理误差
• 6.2.2 测量方法的误差分析
• 6.2.3 误差合成
• 6.3 本章小结
• 7 总结和展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 研究生期间发表论文