基于機(jī)器視覺的LED液晶屏缺陷檢測系統(tǒng)研究申報書

1、 項目編號:大連民族學(xué)院“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃”2015年度創(chuàng)新訓(xùn)練項目申報書 學(xué) 院：信息與通信工程學(xué)院 項目名稱：基于機(jī)器視覺的led液晶屏缺陷檢測系統(tǒng)研究 負(fù) 責(zé) 人：蘇孝雨指導(dǎo)教師（組）:楊亞寧項目負(fù)責(zé)人郵箱:1257566890 項目執(zhí)行時間：2014.10-2015.10大連民族學(xué)院教務(wù)處 填 寫 須 知1、 項目類型說明：創(chuàng)新訓(xùn)練項目是在校內(nèi)導(dǎo)師（組）指導(dǎo)下，學(xué)生團(tuán)隊自主完成創(chuàng)新性實驗方法的設(shè)計、設(shè)備和材料的準(zhǔn)備、實驗的實施、數(shù)據(jù)處理與分析、總結(jié)報告撰寫等工作。二、申報書請按順序逐項填寫，填寫內(nèi)容必須實事求是，表達(dá)明確嚴(yán)謹(jǐn)，空缺項要填“無”。三、申請參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)

2、業(yè)訓(xùn)練計劃項目團(tuán)隊的人數(shù)含負(fù)責(zé)人在內(nèi)不得超過5人，每個學(xué)生只能主持或參與一個項目。四、填寫時可以根據(jù)內(nèi)容多少調(diào)整字體大小等，但不要改變表格的樣式；填寫完后用a4紙張雙面打印，左側(cè)裝訂，不得隨意涂改。項目名稱基于機(jī)器視覺的led液晶屏缺陷檢測系統(tǒng)研究項目所屬領(lǐng)域機(jī)器視覺項目起止時間2014 年 10月 至 2015 年 10 月負(fù)責(zé)人姓名民族年級專業(yè)學(xué)號聯(lián)系電話e-mail蘇孝雨滿2013電子信息工程2013131315188426295431257566890項目組主要成員張杰漢2013電子信息工程2013131129188426858191840622459鄧光欽瑤族

3、2013電子信息工程201313140418842647128707064894嚴(yán)錦土家2013電子信息工程201313112615286434667617306643責(zé)任指導(dǎo)教師姓名楊亞寧職務(wù)/職稱工程師所在單位大連民族學(xué)院信息與通信工程學(xué)院聯(lián)系電-主持人相關(guān)經(jīng)歷簡介項目負(fù)責(zé)人成績優(yōu)秀，跟著老師學(xué)習(xí)過halcon。vc+6.0。vs2010等開發(fā)軟件，精通c語言，c+,c#等編程語言，有豐富的軟件開發(fā)基礎(chǔ)。在圖像處理領(lǐng)域積極探索，先后學(xué)習(xí)過opencv和halcon等圖像處理軟件，能熟練運用halcon等軟

4、件進(jìn)行數(shù)字圖像處理。參加過多個項目，擁有豐富的經(jīng)驗，擁有有堅實的基礎(chǔ)知識和迎難而上、吃苦耐勞的精神項目團(tuán)隊成員相關(guān)經(jīng)歷簡介小組成員熱愛創(chuàng)新，善于鉆研，對c語言、c#，數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)等知識進(jìn)行了深入的學(xué)習(xí)研究，對51單片機(jī)編程非常了解，長期從事電子設(shè)計和編程，能夠熟練的應(yīng)用各種開發(fā)工具，擁有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識和吃苦耐勞的精神,并且在假期積極學(xué)習(xí)了halcon，vc+6.0，vs2010等軟件。導(dǎo)師（組）指導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷情況導(dǎo)師組多次指導(dǎo)學(xué)生參加校內(nèi)外信息實踐類比賽并獲獎，2012年指導(dǎo)學(xué)生獲全國大學(xué)生科技創(chuàng)新作品大賽二等獎，有著豐富的電子信息類產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗。導(dǎo)師（組）對本項目支持情況導(dǎo)師

5、組從目前的市場需求和技術(shù)可靠性的角度，分別論證了項目開發(fā)和運作的可行性，并積累了大量的機(jī)器視覺類文章和專利，擁有非常豐富的圖像處理項目的經(jīng)驗。一、項目簡介（申報項目的目的和主要工作內(nèi)容，500字左右）申報目的：現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá),電子產(chǎn)品的市場比例不斷增大,應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越多,顯示液晶屏是電子產(chǎn)業(yè)的一個重要領(lǐng)域,其應(yīng)用在社會生活中隨處可見,如高清電視,電腦,平板化的大屏幕室內(nèi)外顯示屏等,且隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,需求量將會越來越大.但是led顯示屏由于制造工藝,散熱及老化等問題,導(dǎo)致出現(xiàn)缺陷,影響顯示效果,led顯示屏成像的缺陷種類很多,目前仍然缺乏有效的缺陷檢測方法,而當(dāng)前針對led顯示屏的

6、缺陷檢測主要依靠經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員通過主觀評價完成隨著現(xiàn)代發(fā)展連續(xù)，液晶屏的大批量生產(chǎn)以及生產(chǎn)精度的提高，在工業(yè)制造過程中為了提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率以及合格率，非接觸、實時、在線檢測來確保實現(xiàn)控制產(chǎn)品制造全過程的方法受到越來越多的重視。傳統(tǒng)的單純依靠人工肉眼來進(jìn)行檢測的模式不僅人工成本管理成本高，而且測量速度及精度都無法適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需求，必須有更適宜的高精度高效率檢測方法,大量的檢測概念用人不僅影響工廠的成本與效率，還會出現(xiàn)誤檢漏檢，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。另外，許多檢測的工序不僅要求完整性，同時還要獲取產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，如零件尺寸大小，圓心的坐標(biāo)等，這些依靠人眼很難有效的進(jìn)行檢測。而如今，對于這類工作，機(jī)

7、器視覺檢測系統(tǒng)可以通過圖像的像素分布、顏色和亮度等信息，來對尺寸、顏色和形狀等進(jìn)行判斷，輕松實現(xiàn)精密高效檢測。大大提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。申請此項目的目的主要有以下幾點： 1、提高生產(chǎn)檢驗過程中的檢測精度，消除人工檢測中的個體差異； 2、提高檢測速度，提高企業(yè)效益； 3、一勞永逸，只需簡單維護(hù)，節(jié)省人力、物力，平均成本遠(yuǎn)小于人工成本； 4、實現(xiàn)自動化檢測，在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中可靠性高。主要工作內(nèi)容該檢測技術(shù)主要包含圖像采集、缺陷檢測兩個部分。圖像采集部分：在計算機(jī)的控制下，對于被檢測的led顯示屏所顯示的圖像進(jìn)行采集、存儲。作為做關(guān)鍵的數(shù)據(jù)采集部分，其采集的圖像質(zhì)量的效果直接決定了后面的檢測效果缺陷檢

8、測部分：包含圖像預(yù)處理、特征提取，圖像后處理三個部分。圖像預(yù)處理主要針對led顯示成像的特點，對于采集后的圖像進(jìn)行濾波等處理，改善圖像效果；而特征提取，就是為了將圖像的缺陷特征從背景中分離出來，是檢測技術(shù)最重要的部分。圖像后處理則是將特征提取之后得到的二值化圖像中包含的噪聲濾除二、已有工作基礎(chǔ)1、與本項目有關(guān)的研究積累和已取得的成績曾學(xué)習(xí)過halcon數(shù)字圖像處理軟件，了解過一些簡單的圖像處理算法和機(jī)器視覺理論?；诨跈C(jī)器視覺的產(chǎn)品缺陷檢測項目以前已經(jīng)有很多，比如智能照明系統(tǒng)在智能辦公大廈，現(xiàn)代化建筑中的研究應(yīng)用，這項研究控制應(yīng)用的思想與本項目的思想統(tǒng)一。另外還有從研究“線掃描圖像測量系統(tǒng)”

9、項目，光學(xué)字符識別，工件表面和航空圖片的分析和解釋等研究中得到積累；2、已具備的條件，尚缺少的條件及解決方法從目前的情況來看，我們已具備此項目的基本技術(shù)與基本思想，并對項目的市場應(yīng)用方面基本了解。但機(jī)器視覺理論方面尚未形成自己完整的理論體系，技術(shù)上許多方面還達(dá)不到實際應(yīng)用水平。出現(xiàn)以上情況的主要原因是機(jī)器視覺在實際應(yīng)用中的復(fù)雜性。客觀方面，光源的照明難以掌控，光線平行度難以達(dá)到，容易造成系統(tǒng)判斷錯誤等；機(jī)械設(shè)備轉(zhuǎn)動精度無法達(dá)到預(yù)定值可能會導(dǎo)致系統(tǒng)運行不穩(wěn)定甚至影響檢測精度及檢測效率；存在有被測物表面氧化、油污等干擾信息，無法要求待測品都不存在干擾信息。機(jī)器視覺目前主要以二維灰度圖像為研究對象，

10、由于圖像多義性，同一幅圖像可能會對應(yīng)不同的三維物體，場景中的環(huán)境因素也會影響到圖像的變化。而且二維灰度圖像往往數(shù)據(jù)量過大，圖像處理時間較長，圖像處理的重復(fù)精度較差。另外，機(jī)器視覺系統(tǒng)本身價格昂貴等也是此項目的困難之處；另外系統(tǒng)中軟件算法存在局限和不足，難以達(dá)到面面俱到。我們針對這些問題會更加深入研究，運用更精確的機(jī)器視覺算法和圖像處理技術(shù)來克服這些問題。三、項目方案（計劃、技術(shù)路線、人員分工等）1、計劃： 在閱讀和查詢大量資料后，首先結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實際，提出了研究的對象。然后，搭建相機(jī)和光源等機(jī)器視覺硬件，模擬實際生產(chǎn)線，再結(jié)合其他的軟件編譯出上位機(jī)，進(jìn)行圖像采集和分析并作出相應(yīng)的處理。最后，通

11、過實例來檢測系統(tǒng)的高效性、準(zhǔn)確性以及可行性。 2、技術(shù)路線： （1）熟練掌握halcon11(圖像算法，導(dǎo)出c+代碼)visual studio 2010（軟件界面設(shè)計， 配合核心代碼完成任務(wù)）。 （2）熟練應(yīng)用上位機(jī)等相應(yīng)的軟件和算法進(jìn)行圖像的采集和處理。 （3）軟件開發(fā)流程：圖像采集-圖像增強(qiáng)-圖像分割-傅里葉變換-圖像濾波 傅里葉逆變換-形態(tài)學(xué)分析-顯示結(jié)果-自動分類。 （4）結(jié)合生產(chǎn)實例，驗證其準(zhǔn)確性，并以此進(jìn)行后期工作。 （5）根據(jù)項目內(nèi)容，成員分工合作，多進(jìn)行討論交流，共同進(jìn)步促使項目順利完成。 3、人員分工： （1）成員a負(fù)責(zé)項目總體規(guī)劃，還有復(fù)制打印資料及購買書籍、設(shè)備的添置等

12、。 （2）成員b、c負(fù)責(zé)軟硬件的實現(xiàn)、調(diào)試及維護(hù)。 （3）成員d、e負(fù)責(zé)市場調(diào)研和向外交流學(xué)習(xí)。四、項目特色與創(chuàng)新點基于機(jī)器視覺的led顯示屏缺陷檢測系統(tǒng)設(shè)計其實質(zhì)是機(jī)器視覺系統(tǒng)的設(shè)計。機(jī)器視覺的特點是自動化、客觀、非接觸和高精度，與一般意義上的圖像處理系統(tǒng)相比，機(jī)器視覺強(qiáng)調(diào)的是精度和速度，以及工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下的可靠性?；跈C(jī)器視覺的自動化檢測系統(tǒng)能在汽車制造、醫(yī)學(xué)檢測、食品檢測以及各種工業(yè)加工品生產(chǎn)檢測等眾多領(lǐng)域，在很多人工作業(yè)危險或者無法完成的環(huán)境下代替人工工作。 采用圖像處理與模式識別技術(shù)、嵌入式技術(shù)，采用各向異性的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了光電機(jī)一體化的自動識別分揀系統(tǒng)。軟件設(shè)計中采用了傅里葉

13、變換的方法提取缺陷并進(jìn)行定位，采用一系列的算法實現(xiàn)并改進(jìn)了整個系統(tǒng)的工作流程，使得檢測系統(tǒng)整體得到了很大的優(yōu)化。 機(jī)器視覺是適合現(xiàn)在制造技術(shù)的一種檢測方式原因如下： 1、機(jī)器視覺可以實現(xiàn)非接觸在線監(jiān)測，完成對生產(chǎn)線上的零件100%的檢測滿足自動化自動系統(tǒng)中的工序間檢測和過程檢測的要求； 2、機(jī)器視覺檢測是通過計算機(jī)或數(shù)字信號處理器中的程序?qū)D像進(jìn)行處理而得到的處理結(jié)果，因此機(jī)器視覺檢測具有一定的智能和柔和，適用于現(xiàn)代企業(yè)的柔性生產(chǎn)方式； 3、只要采用足夠高精度的鏡頭和圖像傳感器機(jī)器是檢測技術(shù)可以達(dá)到較高的檢測精度。機(jī)器視覺檢測是與先進(jìn)制造工藝與現(xiàn)代制造生產(chǎn)模式相適應(yīng)的智能化、自動化、柔性的檢測

14、手段。五、項目進(jìn)度安排項目大致分五個階段： 1、 2014.10-2014.12 項目組進(jìn)行方案設(shè)計的理論論證，比如項目的可行性報告、市場調(diào)查分析、攝像機(jī)圖像采集、圖像處理分析及缺陷定位等，并給各個組員明確的分工。 2、 2015.01.-2014.03 熟練使用系統(tǒng)所需用的工具，如halcon11、visual studio 2010等圖像處理軟件和編程軟件。 3、 2015.04-2015.07 項目主體部分，完成項目的軟硬件實現(xiàn)，包括搭建系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，并完成核心代碼的編寫。如安裝生產(chǎn)線上內(nèi)部光源，放置調(diào)試攝像機(jī)，以及剔除不合格產(chǎn)品的機(jī)械部分。 4、 2015.08-2015.09計算機(jī)

15、對采集的圖像進(jìn)行分析處理，再得出產(chǎn)品的id號，logo，顏色等詳細(xì)參數(shù)，并記錄產(chǎn)品質(zhì)量，根據(jù)實際開發(fā)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和觀測到的現(xiàn)象撰寫文章和專利。 5、 2015.10-2015.11總結(jié)系統(tǒng)的優(yōu)點和不足，改進(jìn)、優(yōu)化系統(tǒng)，完成系統(tǒng)使用及維護(hù)說明書。六、項目經(jīng)費使用計劃（要求說明項目各項經(jīng)費用途和預(yù)算額度）預(yù)算支出科目金額（萬元）備注資料費0.2購買書籍、復(fù)印 、打印資料購置硬件0.6購置攝像頭、 工業(yè)相機(jī)和鏡頭、led光源等系統(tǒng)所需的硬件差旅費0.4調(diào)研、現(xiàn)場測試等差旅。合計1.2均用于項目研發(fā)七、項目團(tuán)隊完成預(yù)期成果（成果要求學(xué)生為第一完成人，成果形式論文、專利、產(chǎn)品（系統(tǒng)）設(shè)計、應(yīng)用情況等）1、開發(fā)出led顯示屏缺陷檢測系統(tǒng)簡易樣機(jī)一套，能完成產(chǎn)品缺陷的自動檢測，且精度和速度均高。 2、針對在產(chǎn)品設(shè)計過程中提出的創(chuàng)新性和實用性技術(shù)解決方案，申請一項軟件著作權(quán)。 3、完成生產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量檢測系統(tǒng)使用及維護(hù)說明書一份。校內(nèi)指導(dǎo)教師（組）意見：隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，多屏?xí)r代已走進(jìn)千家萬戶。led液晶屏的使用量呈指數(shù)倍增長。我國是led液晶屏的生產(chǎn)大國，但還不是技術(shù)強(qiáng)國。低端的led液晶屏缺陷檢測技術(shù)我