halcon的印刷缺陷检测系统设计【字数：21580】
摘 要在当代社会，机器视觉的飞速发展使其在诸多领域中得到了广泛应用，对产品的印刷进行缺陷检测如今也可使用机器视觉技术。传统的印刷缺陷检测方法是人工检测，而人工检测存在很多缺点，例如人力成本高、检测速度慢、可靠性不高、检测不客观。机器视觉检测则可降低人力成本、提高检测效率，同时可靠性高，检测标准统一。因此，机器视觉检测相比人工检测有着巨大优势。本课题在此背景下，设计了一套可对一款产品的印刷缺陷进行检测的系统，能够检测产品的印刷缺陷并判断其是否合格。系统主要实现的功能是，待检测对象到达指定位置，传感器感应到对象，系统采集图像并使用阈值化、形态学处理、边缘检测、模板匹配等数字图像处理技术进行印刷缺陷检测。此外，系统还集成了自动取料、印刷产品、分拣合格与不合格产品的功能，从而大大降低了人工的参与度。本系统可准确判断出产品的合格与否，相比人工检测有着更高的效率、更高的可靠性、更低的成本。集成的其他辅助功能也大大提高了系统的自动化程度，因此有着很好的应用前景。
目 录
1.绪论 1
1.1课题的背景 1
1.2课题主要研究内容 1
1.3论文章节安排 2
2.印刷缺陷检测系统的总体方案设计 3
2.1系统的总体方案设计 3
2.2系统的工作流程 4
3.印刷缺陷检测系统硬件设计 5
3.1系统主要硬件的选型 5
3.1.1传感器 5
3.1.2取料机构 6
3.1.3电机 6
3.1.4图像采集设备 9
3.1.5控制系统的选择 13
3.2系统电路设计 13
3.2.1输入电源的设计 13
3.2.2系统示意图设计 14
3.3PLC控制相关硬件 15
3.3.1PLC控制伺服驱动器 15
3.3.2PLC控制电机调速器 16
3.3.3PLC的IO分配表 16
4.印刷缺陷检测系统软件设计 18
4.1开发工具选择 18
4.2与PLC通讯 19
4.3控制相机采集图像 21
4.4系统上位机界面设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
22
4.5印刷缺陷检测模块设计 23
4.5.1印刷缺陷检测的流程 23
4.5.2图像在计算机中的表示 24
4.5.3采集图像时可能出现的干扰 24
4.5.4阈值化与连通域分析 24
4.5.5膨胀 28
4.5.6边缘检测 29
4.5.7模板匹配 32
4.5.8检测印刷缺陷 36
5.系统调试与运行 38
5.1上位机初始化 38
5.1.1与PLC建立连接 38
5.1.2打开相机并配置相关参数 38
5.2印刷缺陷检测模块调试 39
5.3系统运行过程中遇到的问题与解决方法 39
5.3.1运行过程中遇到的问题 39
5.3.2问题的解决方法 39
5.4系统最终运行结果 40
6.系统的非技术因素分析 41
6.1工程与社会问题 41
6.2环境与可持续发展问题 41
参考文献 42
致谢 43
附录 印刷缺陷检测模块源码 44
1.绪论
1.1课题的背景
在许多领域中，在生产的产品上进行logo的印刷是非常寻常的，同时，印刷的logo的质量无法保证百分百合格，所以往往会对这些logo进行质量的检测。
传统的方法是人工检测，即依靠人眼来分辨印刷的logo是否合格，直至今日仍有很多企业采用这个方法，人工检测存在4种缺陷：
1)花费人力，提高成本。需要付出多余的人力才能进行检测，而且在某些场合下还需一些有检测经验的人才可胜任工作，给企业增加更多的成本。
2)速度缓慢。检测的速度根据logo的复杂度会有所不同，但即使是较为简单清晰的logo，人眼的检测速度通常也不尽人意。
3)可靠性不高。人眼检测不可避免的会出现漏检现象，若人工长时间检测，眼睛疲劳后，这种现象更为明显。
4)检测不客观。一个产品印刷的好与不好，根据个人的标准不同有可能会得出不同的结论，且标准无法统一，具有很强的主观性。
因此，设计一个可以代替人工自动检测印刷缺陷的系统具有一定的实际意义。
近年来，机器视觉兴起，并迅速成为热门研究方向，开始越来越多的出现在大众的视野中。机器视觉是一门研究如何使机器可以像人一样“看”的科学，目的是使用机器来替代人眼的一部分工作。相比人眼，机器视觉还具有速度快、精度高、非接触、可连续长时间工作等优点，非常适合用于不适合人工作业、人眼难以达到检测要求、大批量重复作业的场合。机器视觉也因此在工业、农业、医学、军事、交通和科学等领域得到了大量应用。它在工业领域的应用之一就是工业检测，包括缺陷检测、数量检测、外观检测、面积检测和尺寸测量等。
根据印刷缺陷检测大批量重复作业的特点与机器视觉在工业领域中的应用，可以确定，应用机器视觉技术完全可以设计一个自动检测印刷缺陷的系统，而且在实际的工业应用中，已经有很多企业应用机器视觉技术生产出了检测印刷缺陷的设备。
1.2课题主要研究内容
本课题使用Halcon编写检测印刷缺陷的功能模块，并集成到使用C#编程语言开发的上位机中，最后联合相关硬件设计了一个印刷缺陷检测系统。主要研究内容如下：
1)分析待检测对象的外部特征，根据具体检测要求，选择相关硬件。
根据检测要求和待检测对象特征，选择相应的硬件模块，例如工控机、传感器、工业相机、镜头、光源、PLC、伺服电机等等，对它们进行比较选型，完成系统硬件的架构的搭建。
2)根据检测要求与硬件平台，完成上位机程序的开发。
上位机开发主要分为以下几个部分：
①用户界面与软件架构
软件的设计在能实现基本功能的前提下，要考虑的就是操作方便与美观，这样才能给用户良好的使用体验。软件设计中架构极为重要，要遵循高内聚低耦合的原则，方便扩展，以应对额外的需求。
②与下位机的连接
目 录
1.绪论 1
1.1课题的背景 1
1.2课题主要研究内容 1
1.3论文章节安排 2
2.印刷缺陷检测系统的总体方案设计 3
2.1系统的总体方案设计 3
2.2系统的工作流程 4
3.印刷缺陷检测系统硬件设计 5
3.1系统主要硬件的选型 5
3.1.1传感器 5
3.1.2取料机构 6
3.1.3电机 6
3.1.4图像采集设备 9
3.1.5控制系统的选择 13
3.2系统电路设计 13
3.2.1输入电源的设计 13
3.2.2系统示意图设计 14
3.3PLC控制相关硬件 15
3.3.1PLC控制伺服驱动器 15
3.3.2PLC控制电机调速器 16
3.3.3PLC的IO分配表 16
4.印刷缺陷检测系统软件设计 18
4.1开发工具选择 18
4.2与PLC通讯 19
4.3控制相机采集图像 21
4.4系统上位机界面设计 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
22
4.5印刷缺陷检测模块设计 23
4.5.1印刷缺陷检测的流程 23
4.5.2图像在计算机中的表示 24
4.5.3采集图像时可能出现的干扰 24
4.5.4阈值化与连通域分析 24
4.5.5膨胀 28
4.5.6边缘检测 29
4.5.7模板匹配 32
4.5.8检测印刷缺陷 36
5.系统调试与运行 38
5.1上位机初始化 38
5.1.1与PLC建立连接 38
5.1.2打开相机并配置相关参数 38
5.2印刷缺陷检测模块调试 39
5.3系统运行过程中遇到的问题与解决方法 39
5.3.1运行过程中遇到的问题 39
5.3.2问题的解决方法 39
5.4系统最终运行结果 40
6.系统的非技术因素分析 41
6.1工程与社会问题 41
6.2环境与可持续发展问题 41
参考文献 42
致谢 43
附录 印刷缺陷检测模块源码 44
1.绪论
1.1课题的背景
在许多领域中，在生产的产品上进行logo的印刷是非常寻常的，同时，印刷的logo的质量无法保证百分百合格，所以往往会对这些logo进行质量的检测。
传统的方法是人工检测，即依靠人眼来分辨印刷的logo是否合格，直至今日仍有很多企业采用这个方法，人工检测存在4种缺陷：
1)花费人力，提高成本。需要付出多余的人力才能进行检测，而且在某些场合下还需一些有检测经验的人才可胜任工作，给企业增加更多的成本。
2)速度缓慢。检测的速度根据logo的复杂度会有所不同，但即使是较为简单清晰的logo，人眼的检测速度通常也不尽人意。
3)可靠性不高。人眼检测不可避免的会出现漏检现象，若人工长时间检测，眼睛疲劳后，这种现象更为明显。
4)检测不客观。一个产品印刷的好与不好，根据个人的标准不同有可能会得出不同的结论，且标准无法统一，具有很强的主观性。
因此，设计一个可以代替人工自动检测印刷缺陷的系统具有一定的实际意义。
近年来，机器视觉兴起，并迅速成为热门研究方向，开始越来越多的出现在大众的视野中。机器视觉是一门研究如何使机器可以像人一样“看”的科学，目的是使用机器来替代人眼的一部分工作。相比人眼，机器视觉还具有速度快、精度高、非接触、可连续长时间工作等优点，非常适合用于不适合人工作业、人眼难以达到检测要求、大批量重复作业的场合。机器视觉也因此在工业、农业、医学、军事、交通和科学等领域得到了大量应用。它在工业领域的应用之一就是工业检测，包括缺陷检测、数量检测、外观检测、面积检测和尺寸测量等。
根据印刷缺陷检测大批量重复作业的特点与机器视觉在工业领域中的应用，可以确定，应用机器视觉技术完全可以设计一个自动检测印刷缺陷的系统，而且在实际的工业应用中，已经有很多企业应用机器视觉技术生产出了检测印刷缺陷的设备。
1.2课题主要研究内容
本课题使用Halcon编写检测印刷缺陷的功能模块，并集成到使用C#编程语言开发的上位机中，最后联合相关硬件设计了一个印刷缺陷检测系统。主要研究内容如下：
1)分析待检测对象的外部特征，根据具体检测要求，选择相关硬件。
根据检测要求和待检测对象特征，选择相应的硬件模块，例如工控机、传感器、工业相机、镜头、光源、PLC、伺服电机等等，对它们进行比较选型，完成系统硬件的架构的搭建。
2)根据检测要求与硬件平台，完成上位机程序的开发。
上位机开发主要分为以下几个部分：
①用户界面与软件架构
软件的设计在能实现基本功能的前提下，要考虑的就是操作方便与美观，这样才能给用户良好的使用体验。软件设计中架构极为重要，要遵循高内聚低耦合的原则，方便扩展，以应对额外的需求。
②与下位机的连接
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