camera的led灯特性检测系统设计(附件)【字数：20847】
摘 要摘 要LED作为重要的电子元件广泛应用于电子产品制造行业，在工业生产领域具有重要作用。随着科技的进步，LED信号灯的检测正在逐渐向半自动化及全自动化方向迈进。本课题在了解某公司无线路由器生产流程的基础上，重点研究了生产流程中的LED信号灯外观检测环节。针对某公司希望对制造出的无线路由器上的LED信号灯个数、颜色、亮度等特性设计一种成本低、自动化程度高、精度较高的测试方法代替昂贵光谱仪和误检率高的人工目检的需求，设计并实现了基于Camera的LED灯特性检测系统，具体工作内容如下（1）研究光谱仪检测系统的组成与工作原理，设计一个基于Camera的可以实现LED信号灯特性自动检测的系统；（2）根据检测对象的特点和生产工艺、成本的需要，选择合适的硬件设备，并详细介绍系统硬件部分设计思路；（3）根据系统设计需求选择合适的图像处理技术及软件开发环境，并以流程图的形式对LED灯特性检测系统的软件结构进行分析，编写相应的C#程序；（4）对所设计的系统进行调试，阐述调试与使用方法，给出软件界面图，并对调试结果进行分析，对该系统进一步发展提出展望。关键词LED；C#；图像处理
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 某公司LED主要检测技术 1
1.3 课题主要研究内容与方法 3
1.4 论文主要内容 3
第二章 LED特性及检测方式 4
2.1 LED发光原理及主要光学特性 4
2.2 常见光谱仪检测系统及组成 4
2.3 摄像头成像系统组成 5
2.4 数字图像处理技术发展及应用 6
第三章 LED特性自动检测系统设计指标及基本组成 7
3.1 生产线流程中的测试对象及标准 7
3.2 检测系统设计指标 8
3.3 检测系统基本组成 8
3.4 系统外围硬件选择及治具设计 9
3.4.1 图像采集设备选择 9
3.4.2 外部治具设计 10
第四章 常用图像处理方法 13
4.1 图像的分割 13
4.2 连通区域标记 15
4.3 霍夫变 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
换 18
4.4 颜色空间 21
4.5 本章小结 23
第五章 系统设计 25
5.1 上位机选取 25
5.2 系统开发环境 25
5.3 基于C#的系统设计 26
5.3.1 系统设计总体流程 26
5.3.2 系统使用过程 33
5.4 检测效果和性能分析 36
5.5 本章总结 38
结 论 39
致 谢 40
参 考 文 献 41
附 录 42
第一章 绪论
选题背景
中国是一个制造业大国，电子产品的制造是其中的重要部分，如何快速精确且低成本的完成大量产品各方面的检测成为各生产企业提高企业核心竞争力的一大问题。随着科学技术的发展，全部依靠人工的检测方式已经无法适应高度集成和性能复杂的产品，而且中国人力成本也在迅速上升，因此提高工业自动化水平，进行高效率低成本的自动化检测具有极其现实的意义。
本人实习时主要负责无线路由器上LED信号灯的外观检测。针对产品的功能如信号收发等的测试有许多大厂如安捷伦的测试设备，但是针对无线路由器上LED信号灯颜色、亮度等特性的检测设备造价昂贵，在实际生产过程中检查LED指示灯是否漏装、损坏、颜色正确还是以人工检测为主。按照制程规范安装的LED的颜色、亮度等特性可以监控产品工作状态，是工厂检查组装是否过关，用户查看产品功能是否合格的直接体现，若LED安装、品质有问题用户会产生困扰和错误判断并认为产品故障从而进行退货客诉，造成公司损失，而且客户对本公司的信任度降低，动摇公司立足社会的信誉，所以对于产品上LED信号灯的检测也不容忽，人工检测已很难满足产品检测精确度的要求，因此，设计一套自动化的LED检测系统迫在眉睫。
本课题运用图像处理技术，设计了LED信号灯自动检测系统。该系统利用低成本摄像头和图像处理技术代替人眼和昂贵光谱仪进行测量和判断，可对无线路由器上LED信号灯进行个数、颜色、亮度等检测，对异常结果进行显示，便于及时发现问题。将该系统投入使用将能够极大地改善检测质量、效率，节省成本并提高自动化水平。
某公司LED主要检测技术
某公司产品功能性的测试已经可以通过C#编程的Windows Form应用实现，测试员只需将产品接上USB放置于测试治具上，自动测试系统将会通过硬体识别码识别计算机扫描出的外部硬件中的目标设备并通过adb.exe进入产品的Linux系统进行通信，然后向产品发送对应指令，接收回传信息并与标准回传进行对比判断该项功能是否正常。但是对于产品上的LED信号灯的检测仍然依靠人眼判断或者通过昂贵的光谱仪。
人工目检的通常测试方式为自动测试系统在测完其他功能项后结束测试前向产品发送控制信号灯指令，然后跳出提示框，提醒人员查看产品LED信号灯是否为图片所示的“红红绿”或者“两红灯亮起”或者“绿灯亮起”或者“灯全部熄灭”，这种方法看起来没有问题而且效率很高，不需测试员手动按键，但是测试员在重复测试环境下常会进行不规范操作，不进行产品、实例图片比对，不看提示消息直接按下确定，系统测试结果将显示PASS，该产品进入称重、包装流程然后出货至客户，导致产品合格性存在重大风险。
光谱仪的测试方法需要测试员手动按下某些按键，然后针对各种情况下LED信号灯显示操作光谱仪进行检测，对光谱仪生成的光谱图进行简单识别，记录各方面参数然后与标准情况比对并将结果输入SFCS系统，测试结束后进入下一流程。光谱仪测试方法精确度高，光谱仪本身检测速度快，但是操作员按键、调整光谱仪、读取光谱图、记录参数、比对参数、输入整体结果等过程十分耗时。而且光谱仪实际使用中每个部件的选择和安装都可能对系统整体的的测量范围和精度有很大影响，如出现问题，需要找对应厂商进行调整维修。拉长产品测试时间，增加测试员工作量，增加产品MOH，严重影响到公司的盈利与生产效率。而且光谱仪造价昂贵，仅能少量购买，但是各生产线都需使用，造成设备资源紧张，耽误生产线生产。
该公司也尝试通过程序自动检测LED信号灯，但是该方法需要在摄像头显示的照片上人为手工标定需要检测的区域，得到坐标信息，并将坐标信息按照一定规则写入ini设置文件中，然后系统将会按照坐标遍历该区域内所有像素点，根据所有像素点的R、G、B分量进行红、黄、绿、蓝、黑颜色判定，将信息写入结果文件供查看比对。但是该方法获取坐标时需要将鼠标移至相应区域左上角并左击，然后移到右下角右击鼠标，最后移到区域中间点击滑轮，如果区域标错或人员误操作，将会无法进行有效检测，又因图像上没有坐标，测试员无法自行检查坐标；而且该方法标定区域为矩形，而需要检测的LED信号灯为圆形，遍历像素点时将会将周围黑色背景点一起计算，导致误判，若标定区域背景较大，结果将会显示黑色；LED发光强度过大时，对应图像圆心会呈现白色，遍历法将这些像素点加入计算也会导致误判，如将圆心发白的红色LED发光区域判定为黄色。综上，该公司常用的LED检测技术优缺点如下表11。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题背景 1
1.2 某公司LED主要检测技术 1
1.3 课题主要研究内容与方法 3
1.4 论文主要内容 3
第二章 LED特性及检测方式 4
2.1 LED发光原理及主要光学特性 4
2.2 常见光谱仪检测系统及组成 4
2.3 摄像头成像系统组成 5
2.4 数字图像处理技术发展及应用 6
第三章 LED特性自动检测系统设计指标及基本组成 7
3.1 生产线流程中的测试对象及标准 7
3.2 检测系统设计指标 8
3.3 检测系统基本组成 8
3.4 系统外围硬件选择及治具设计 9
3.4.1 图像采集设备选择 9
3.4.2 外部治具设计 10
第四章 常用图像处理方法 13
4.1 图像的分割 13
4.2 连通区域标记 15
4.3 霍夫变 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
换 18
4.4 颜色空间 21
4.5 本章小结 23
第五章 系统设计 25
5.1 上位机选取 25
5.2 系统开发环境 25
5.3 基于C#的系统设计 26
5.3.1 系统设计总体流程 26
5.3.2 系统使用过程 33
5.4 检测效果和性能分析 36
5.5 本章总结 38
结 论 39
致 谢 40
参 考 文 献 41
附 录 42
第一章 绪论
选题背景
中国是一个制造业大国，电子产品的制造是其中的重要部分，如何快速精确且低成本的完成大量产品各方面的检测成为各生产企业提高企业核心竞争力的一大问题。随着科学技术的发展，全部依靠人工的检测方式已经无法适应高度集成和性能复杂的产品，而且中国人力成本也在迅速上升，因此提高工业自动化水平，进行高效率低成本的自动化检测具有极其现实的意义。
本人实习时主要负责无线路由器上LED信号灯的外观检测。针对产品的功能如信号收发等的测试有许多大厂如安捷伦的测试设备，但是针对无线路由器上LED信号灯颜色、亮度等特性的检测设备造价昂贵，在实际生产过程中检查LED指示灯是否漏装、损坏、颜色正确还是以人工检测为主。按照制程规范安装的LED的颜色、亮度等特性可以监控产品工作状态，是工厂检查组装是否过关，用户查看产品功能是否合格的直接体现，若LED安装、品质有问题用户会产生困扰和错误判断并认为产品故障从而进行退货客诉，造成公司损失，而且客户对本公司的信任度降低，动摇公司立足社会的信誉，所以对于产品上LED信号灯的检测也不容忽，人工检测已很难满足产品检测精确度的要求，因此，设计一套自动化的LED检测系统迫在眉睫。
本课题运用图像处理技术，设计了LED信号灯自动检测系统。该系统利用低成本摄像头和图像处理技术代替人眼和昂贵光谱仪进行测量和判断，可对无线路由器上LED信号灯进行个数、颜色、亮度等检测，对异常结果进行显示，便于及时发现问题。将该系统投入使用将能够极大地改善检测质量、效率，节省成本并提高自动化水平。
某公司LED主要检测技术
某公司产品功能性的测试已经可以通过C#编程的Windows Form应用实现，测试员只需将产品接上USB放置于测试治具上，自动测试系统将会通过硬体识别码识别计算机扫描出的外部硬件中的目标设备并通过adb.exe进入产品的Linux系统进行通信，然后向产品发送对应指令，接收回传信息并与标准回传进行对比判断该项功能是否正常。但是对于产品上的LED信号灯的检测仍然依靠人眼判断或者通过昂贵的光谱仪。
人工目检的通常测试方式为自动测试系统在测完其他功能项后结束测试前向产品发送控制信号灯指令，然后跳出提示框，提醒人员查看产品LED信号灯是否为图片所示的“红红绿”或者“两红灯亮起”或者“绿灯亮起”或者“灯全部熄灭”，这种方法看起来没有问题而且效率很高，不需测试员手动按键，但是测试员在重复测试环境下常会进行不规范操作，不进行产品、实例图片比对，不看提示消息直接按下确定，系统测试结果将显示PASS，该产品进入称重、包装流程然后出货至客户，导致产品合格性存在重大风险。
光谱仪的测试方法需要测试员手动按下某些按键，然后针对各种情况下LED信号灯显示操作光谱仪进行检测，对光谱仪生成的光谱图进行简单识别，记录各方面参数然后与标准情况比对并将结果输入SFCS系统，测试结束后进入下一流程。光谱仪测试方法精确度高，光谱仪本身检测速度快，但是操作员按键、调整光谱仪、读取光谱图、记录参数、比对参数、输入整体结果等过程十分耗时。而且光谱仪实际使用中每个部件的选择和安装都可能对系统整体的的测量范围和精度有很大影响，如出现问题，需要找对应厂商进行调整维修。拉长产品测试时间，增加测试员工作量，增加产品MOH，严重影响到公司的盈利与生产效率。而且光谱仪造价昂贵，仅能少量购买，但是各生产线都需使用，造成设备资源紧张，耽误生产线生产。
该公司也尝试通过程序自动检测LED信号灯，但是该方法需要在摄像头显示的照片上人为手工标定需要检测的区域，得到坐标信息，并将坐标信息按照一定规则写入ini设置文件中，然后系统将会按照坐标遍历该区域内所有像素点，根据所有像素点的R、G、B分量进行红、黄、绿、蓝、黑颜色判定，将信息写入结果文件供查看比对。但是该方法获取坐标时需要将鼠标移至相应区域左上角并左击，然后移到右下角右击鼠标，最后移到区域中间点击滑轮，如果区域标错或人员误操作，将会无法进行有效检测，又因图像上没有坐标，测试员无法自行检查坐标；而且该方法标定区域为矩形，而需要检测的LED信号灯为圆形，遍历像素点时将会将周围黑色背景点一起计算，导致误判，若标定区域背景较大，结果将会显示黑色；LED发光强度过大时，对应图像圆心会呈现白色，遍历法将这些像素点加入计算也会导致误判，如将圆心发白的红色LED发光区域判定为黄色。综上，该公司常用的LED检测技术优缺点如下表11。
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