格架是核燃料组件的核心组成器件,用来贮存、定位燃料棒。在焊接、装配过程中,格架中的焊点、钢凸、弹簧、导向管可能会产生各种缺陷,这会导致存在严重的安全隐患。格架在投入使用之前,必须进行缺陷检测。目前国内对于格架的缺陷检测仍然采用人工检测的方式,人工检测存在着主观性大、易疲劳、效率低、成本高等诸多缺点。随着计算机及图像处理技术的发展,基于机器视觉的自动光学检测技术逐渐替代了人工检测,通过光学成像系统采集图像并对信息加以提取处理,最终完成分析检测,该技术也成为了格架缺陷检测今后的发展方向。因此,对于格架缺陷检测技术的研究及系统的开发具有重要的意义。本文针对格架缺陷检测系统设计,缺陷识别的相关理论及关键技术进行研究,主要的成果及内容如下。1.针对格架缺陷检测系统指标和原理进行分析,提出以图像采集模块、光源模块、运动模块及图像处理模块组成的检测系统设计方案。通过高分辨率面阵相机及高景深的远心成像系统捕获到稳定清晰图像,经运动机构和图像处理算法分块检测栅格化的目标格架,最终实现了高精度、高效率的自动光学缺陷检测系统。2.在预处理单元,研究中值滤波、均值滤波及高斯滤波算法减少格架图像噪声(相机及照明设备自身所造成),从计算效率及处理效果考虑,高斯滤波最佳。应用灰度平均值、最大类间方差、迭代阈值方法进行图像分割研究,考虑格架图像目标和背景对比度较大及计算的复杂度,通过实验得到灰度平均值算法的分割效果和效率最佳。最终在预处理部分采用高斯滤波加灰度平均值的算法进行去噪、图像分割,提高了后期检测精度及系统性能。3.格架待检目标相对位置有差异,提出结合机械平台运动位置建立位置模板的方法确认格架钢凸、弹簧和导向管的位置。分别研究了基于霍夫变换、模板匹配及形态学的三种焊点定位算法,实验结果表明基于形态学的定位算法不受焊点缺陷影响,利用焊点的条带特征能有效对焊点定位。针对格架焊点、钢凸、弹簧、导向管的缺陷特征,提出了基于Canny边缘检测的缺陷检测算法,分别对不同缺陷进行识别和检测。实际检测的数据表明,通过位置模板定位、形态学分析定位、Canny边缘检测算法及缺陷检测算法的应用,能够快速、高精度检测焊点、钢凸、弹簧、导向管缺陷。4.软件系统包括图像采集、图形用户及数据存储三个主要模块。通过软件控制实现对格架的检测。对100个格架进行缺陷检测实验,实验结果表明,该系统的漏检率小于1%,误检率小于5%,单个格架的检测时间在10分钟以内。本文通过对格架缺陷检测技术的研究,提出了缺陷检测的系统设计方案、图像处理识别与检测的算法,并通过软件设计最终实现对格架的缺陷检测,检测的精度及效率满足指标。该系统作为国内首台自动化格架外观缺陷检测系统已经成功应用在实际生产检测中。