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基于图像引导的数字冲孔系统设计

作　者: 张雄辉
导　师: 周凯汀
学　校: 华侨大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 冲孔系统图像处理图像插值路径优化运动控制器
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
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内容摘要

皮革冲孔是增加皮革制品美观度、舒适度的重要工艺。随着计算机技术、信息处理技术以及自动控制技术的发展，冲孔加工已由传统的人工操作转变为智能化自动加工。数字冲孔技术是皮革冲孔工艺的发展趋势，控制系统根据预先编写的数字加工程序控制机床自动完成冲孔操作，便捷高效，可靠性好。基于图像引导的数字冲孔技术可以根据采集的加工图片自动编程并完成冲孔工艺，进一步提高了效率，为皮革行业的发展提供有力的帮助。本文设计了一种基于图像引导的皮革数字冲孔系统。系统主要包括三个部分：皮革图片处理、冲孔路径优化和运动控制系统设计。首先，系统对采集图片进行权值灰度化、双边滤波、改进插值以及全局阈值二值化的预处理，然后对二值化后的图片进行边缘检测和轮廓提取，实现孔型识别。其次，通过分析孔型的分布特征然后对冲孔路径进行全局性的路径优化。最后，运动控制系统根据设定路径完成自动化加工。图像处理是该系统的核心。本文应用Open CV实现图像处理算法，使整个程序变得更加简洁可靠。在图像进行插值处理时，改进了插值算法，充分考虑图像的各区域的特征然后进行插值，使得图像能够保持较好的边缘信息。在进行冲孔路径优化时，分析当前图样上的孔型分布情况，以一种改进后的全局性最优路径求解方法对冲孔路径进行优化。在运动控制系统设计中采用抗干扰能力强的TMS320F2812作为控制核心，使得整个系统的运行更加可靠，且可以实现较复杂的控制算法。该系统紧密结合皮革加工企业的实际需求，具有一定的实用价值。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章引言  8-16
  1.1 课题背景及意义  8-9
  1.2 图像处理及数控加工技术简介  9-12
    1.2.1 图像处理技术简介  9-10
    1.2.2 数控加工技术简介  10-12
  1.3 自动编程技术的发展概况  12-13
  1.4 研究内容及方法  13-15
  1.5 论文结构安排  15-16
第2章图片的处理技术  16-38
  2.1 图片的格式  16
  2.2 图片的预处理  16-31
    2.2.1 拍摄样品图片灰度化  16-18
    2.2.2 样品图片滤波去噪  18-21
    2.2.3 图像插值  21-26
    2.2.4 二值化操作  26-28
    2.2.5 边缘检测  28-31
  2.3 轮廓检测及孔型识别  31-37
    2.3.1 轮廓检测  32-33
    2.3.2 孔型识别  33-37
  2.4 本章小结  37-38
第3章冲孔路径优化  38-54
  3.1 路径优化的基本思想  38-40
  3.2 路径优化算法  40-46
    3.2.1 回朔法求解 TSP 问题  41-43
    3.2.2 分支限界法求解 TSP 问题  43-45
    3.2.3 动态规划法解 TSP 问题  45-46
  3.3 基于孔型的路径优化  46-53
    3.3.1 改进的最近邻点法  47-51
    3.3.2 改进算法的具体实现  51-53
  3.4 本章小结  53-54
第4章系统上位机软件设计  54-61
  4.1 软件设计流程  54-55
  4.2 人机界面设计与功能说明  55-59
  4.3 软件测试实验  59-60
  4.4 本章小结  60-61
第5章运动控制系统设计  61-70
  5.1 运动控制系统简介  61-62
  5.2 上位机控制信息设置  62-63
  5.3 以 DSP 为控制核心的运动控制器  63-68
  5.4 冲孔机械平台  68-69
  5.5 本章小结  69-70
第6章总结与展望  70-72
  6.1 总结  70
  6.2 展望  70-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  76

基于图像引导的数字冲孔系统设计

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