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研究生: 黃梓閔
Zih-min Huang
論文名稱: 板型渦簧自動化光學檢測系統之研發
Development of an Automatic Optical Inspection System for Flat Volute Springs
指導教授: 鄧昭瑞
Geo-Ry Tang
口試委員: 修芳仲
Fang-Jung Shiou
郭俞麟
Yu-Lin Kuo
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 103
中文關鍵詞: 板型渦簧自動化光學檢測系統標準影像參考座標系
外文關鍵詞: Flat volute springs, Automatic optical inspection system, Golden samples, Reference coordinate system.
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本研究以板型渦簧為待測物開發符合業界需求之自動化光學檢測系統。檢測系統以智慧型相機為核心元件,結合光源、輸送彈簧用之輸送皮帶機構、不良品分類之分類機構與控制軟體,實現可應用於線上檢測之機台。而開發完成的人機介面包含影像學習與產品檢測等兩項功能,使用者可使用標準影像在影像學習的過程中定義參考座標系與量測特徵之檢測區域。至於產品檢測,系統將對任意放置之待測彈簧影像進行圖像比對,先判別放置方向後透過測邊處理修正量測座標系,繼而量測待測彈簧之關鍵尺寸。實驗結果證實,本研究所開發之檢測系統在檢測效率為每分鐘180顆彈簧時,分類正確判斷率可達94%。


This research develops an automatic optical inspection system for the flat volute springs to meet the need of industries. The inspection system consists of a smart camera, a light source, a conveyor and a classification mechanism to remove defective products. The human-machine interface provides two main functions, image learning and product inspection. With golden samples, an engineer can define the reference coordinate system and regions of interest through image learning process. As the machine is shifted to inspection mode, the system will trigger the camera once a randomly positioned flat volute spring on the conveyor reaches a predefined location. Next, the spring image obtained from the camera will be processed so that the orientation can be detected and key dimensions will be measured. Based on the design specifications, the classification mechanism of the inspection machine can move all defective products away from the conveyor automatically. Experimental data shows that the inspection system has an accuracy of 94% at an inspection rate of 180 pieces per minute.

摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖索引 VI 表索引 X 第一章 緒論 1 1.1研究目的 2 1.2文獻回顧 3 1.3論文架構 6 第二章 彈簧與影像處理 7 2.1彈簧簡介 7 2.2板型渦卷彈簧 9 2.3彈簧製程 10 2.4待測物 11 2.5影像處理 12 2.5.1二值化處理 13 2.5.2形態學 14 2.5.3邊點偵測 15 2.5.4圖像比對 16 第三章 系統架構 17 3.1影像視覺模組 18 3.1.1智慧型相機 18 3.1.2鏡頭 20 3.1.3半球型光源 21 3.2機構模組 22 3.2.1輸送皮帶機構 23 3.2.2分類機構 28 3.3電控模組 29 3.4軟體控制模組 30 3.5觸發取像與分類 32 3.5.1觸發取像測試 33 3.5.2分類機構作動流程 36 第四章 研究方法與實驗結果 40 4.1影像校正之單位轉換比例因子 40 4.2正反面彈簧影像 42 4.3影像學習 49 4.4板型渦簧之影像處理流程 53 4.5量測系統分析 58 4.6實驗結果 61 4.6.1量測值與參考值之探討 62 4.6.2精確度之分析 72 4.6.3重複性實驗 74 4.6.4檢測能力評估 76 第五章 結論與未來展望 80 參考文獻 83 附件一 85 附件二 86 附件三 88

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