基于机器视觉的智能电表载波模块外观检测系统设计

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载波模块作为智能电表的关键组成部分,主要用于采集用户的用电信息,实现远程抄表。载波模块在智能电表中的安装采用接插式设计,如果模块接口内的插针出现倾斜或缺失,会影响到模块与基座的接插以及模块的正常使用。而外观铭牌作为模块信息的媒介,如果存在印刷缺陷问题,将严重影响到用户的使用体验,所以在载波模块出厂前需对其进行外观检测。传统的人工目视检测成本高、效率低且漏检率高,不利于实现大批量的自动化检定。基于此,本文设计了基于机器视觉的智能电表载波模块外观检测系统,能够实现对载波模块插针、外观铭牌的快速准确检测。本文研究的具体内容如下:(1)根据检测需求完成了图像采集系统的整体设计,包括框架结构和硬件选型,并搭建了硬件实验样机,完成载波模块的图像采集工作。(2)以检测插针为目标,通过对载波模块的外观结构进行分析,确定了先对图像中的载波模块接口进行初步分割,再进行插针识别和检测的整体方案。首先利用最大类间方差法对接口进行分割。针对插针识别过程中需要解决的重点问题,如噪声、插针尖端多样性、插针光斑与背景杂斑难以区分等,对图像滤波算法、斑点提取算法等进行了讨论分析,提出了将插针的分布规则作为约束条件,以Blob分析为基础的两阶段识别策略。并通过自适应二值化策略来完成插针光斑的提取。利用质心法计算插针光斑中心,将其与模板点集进行配准,根据各插针的偏移量来完成插针的正位度检测。(3)以检测外观铭牌信息为目标,先对图像完成配准,再使用图像差分法进行缺陷判定。首先对图像配准算法进行了研究,确定了先使用SURF算法提取特征点,再通过RANSAC算法求解变换矩阵的配准方案。并对需要检测的区域进行提前标注,实现自定义区域检测。最后通过判断待测区域与模板区域之间的差异来检测外观铭牌是否存在缺陷。(4)基于C#开发了载波模块外观检测软件系统,实现了与图像采集系统的联动,并针对外观铭牌检测需要,在软件系统中集成了模板标注工具,实现对指定区域的标注。通过对插针检测算法和外观铭牌检测算法进行不同的实验,验证了算法的有效性。在系统完成设计后,在实验室和工业现场分别对本系统进行了测试,并针对存在的问题对系统进行了改进,测试结果表明,本文设计的智能电表载波模块外观检测系统可以达到98%以上的准确率,满足实际项目检测需要。
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