基于数字图像处理的高温钢坯裂纹检测研究

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数字图像处理技术早在上个世纪50年代已有学者研究,经历了几十年的沉淀,它已经从理论研究发展到实际应用上,并且成功应用在医学、光学、通信等行业。数字图像处理技术有着识别精度高、识别自动化、检测效率高等特点,使科学家一直青睐对它的研究,经久不衰。而对于当前时代,工业快速发展,对钢铁的生产制造要求越来越严格,但是钢坯的生产中往往会出现各种缺陷,如表面裂纹等。这些缺陷轻则造成机器不能正常工作,重则出现生产事故,造成重大的经济损失。而当今钢坯的检测还是停留在落后的状态,如钢坯成品后肉眼的检测,或者是用简陋的仪器测量,这样的检测手段严重制约了钢铁生产的发展。如果能够在钢坯成型前就能检测出钢坯的表面缺陷,把有缺陷的钢坯立刻回炉重新铸造,这能大大提高了生产的效率。但由于钢坯生产时处于的高温环境的特殊性,导致普通的接触性检测法是根本行不通的。本文结合了钢坯生产环境的特殊性,运用图像处理技术与硬件知识,搭建了一个高温钢坯裂纹检测系统,为以后更深一步的钢坯裂纹自动化识别研究打下了坚实的基础。本论文介绍了高温钢坯裂纹检测系统的设计原理,以及相关的基本数字图像处理知识,根据检测的目标与环境,设计了一套钢坯裂纹检测系统。同时还阐述了系统的构建框架、硬件设施的工作原理、硬件设施的作用,以及它们的性能指标。着重分析滤波算法与边缘检测算法的应用范围与效果,结合C++的程序设计思想,编写出系统软件。设计出裂纹识别的步骤,具体实施如下:首先用摄像机拍摄到裂纹图像,经灰度级修正提高图像的对比度,然后是均匀滤波去除噪声,再是高斯拉普拉斯边缘检测算子检验出裂纹的轮廓,还有图像锐化、直方图均衡化和阈值分割等处理。最终把裂纹的特征信息,如面积、周长、长度等计算出来,根据裂纹识别的判定规则识别出裂纹。在系统软件的开发上,使用VC6.0开发了裂纹检测工具,界面简洁,功能强大。本文除了总结出裂纹检测上取得的研究成果外,还对今后的钢坯裂纹检测工作作了展望,为以后裂纹检测研究提供指导。
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