基于机器视觉的LCD光固化成型缺陷识别研究

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随着科学技术水平的不断提高,3D打印技术发展迅速,特别是以LCD光固化技术为代表的新兴3D打印技术近年来迅速发展。由于LCD光固化技术的3D打印机与其他消费级的3D打印机相比,有着成型精度高、打印效率高且成本低等优点,3D打印行业内对于LCD光固化技术3D打印机的研究热度不断上升,同时LCD光固化技术的3D打印机产量日益增长。但是,目前行业内并没有专业的LCD光固化成型缺陷识别检测设备,生产线上依然普遍采用人工质检的方式对产品进行检测。虽然这种检测方式在一定程度上能够满足打印机出厂质检的需求,但该种检测方式过于依赖人工检测,主观影响因素较大,且检测效率较低,人工成本高,数据统计繁琐。针对以上问题,本课题提出了一种基于机器视觉的LCD光固化成型缺陷识别的研究。针对该研究,本课题设计了一套产品缺陷识别系统。该系统包含结构、电控、软件等部分,其结构部分采用Solid Works三维绘图软件进行设计;电控部分则是基于高性价比的Cortex-M3内核芯片STM32F103,编程环境为keil,进行嵌入式编程;系统的上位机软件基于Windows操作系统,以Opencv视觉库、Qt为开发工具进行系统的软件页面设计与算法实现。本文的主要工作内容如下:(1)基于课题的要求,通过查阅机器视觉技术相关文献,对该技术的国内外发展现状与趋势进行调研,并初步分析缺陷识别系统的功能需求;(2)根据系统功能要求,设计三轴可运动检测平台并搭建实物,该平台可承载各类模型,通过运动机构调整摄像头空间方位可捕获模型的高质量图片;(3)针对系统结构平台,设计符合功能要求的电控方案,选择电子元器件,通过底层控制算法实现三轴运动、串口通信、轴运动限位等功能;(4)使用一种基于方向梯度直方图(HOG)特征提取的支持向量机(SVM)算法,该算法首先需要对大量的光固化成型样本进行HOG特征提取,然后经过训练得到识别率符合要求的SVM分类器;(5)设计具备多功能的上位机软件,实现相机参数设置、样本模型训练、模型缺陷检测功能,并完成对各个功能的调试验证;(6)对缺陷检测系统进行实验测试,验证本文算法的有效性。本系统主要完成对外观具有裂纹缺陷的模型的识别。系统整机调试结果表明,系统各个模块运行满足预定功能,能够较好地对模型的裂纹缺陷进行识别与分类,符合预期效果。
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