标签: 技术研究
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近年来，随着人们对食品安全方面的不断关注，食品、饮料包装也越来越重要，罐装产品占食品饮料包装的很大比例。罐盖缺陷会影响罐装食品的质量，传统生产线上对罐盖的质量采用人工检测，其效率非常低下。本文研究了通过机器视觉来检测罐盖缺陷的技术，对提高罐盖缺陷检测的精度和效率、减少罐装食品的安全隐患具有重大价值。 本文首先阐述了基于机器视觉的罐盖缺陷检测技术的研究背景与意义，论述了机器视觉技术的概念，研究了缺陷检测以及罐盖图像缺陷检测的国内外现状。论述了罐盖缺陷检测系统的总体方案，详细介绍了组成系统的视觉成像、运动控制和视觉检测三个模块。 图像预处理技术是后续缺陷检测的基础，本文分别介绍了适用于罐盖图像的增强、去噪、分割、边缘检测等图像预处理技术。罐盖图像定位的精度低、时间长是制约罐盖图像缺陷视觉检测的一大难题，本文研究了几种经典的罐盖图像定位算法并分析对比了它们的优缺点。在此基础上，结合罐盖图像自身的结构特点与灰度分布，提出了一种基于双圆周随机圆拟合的改进hough变换定位算法。实验结果表明本文提出的算法相对于传统定位算法在精度上有极大改善，是一种良好的罐盖图像定位算法。 针对罐盖结构复杂、缺陷种类众多、每个区域里灰度变化较大的难点，提出基于SVM支持向量机的罐盖内表面缺陷检测算法和基于一维投影线处理的罐盖环形区域缺陷检测算法。对于罐盖内表面缺陷检测，运用支持向量机进行缺陷检测。对于罐盖环形区域缺陷检测，首先，将环形区域展开成矩形，接着对矩形区域进行径向投影获得一维投影线，然后对一维投影线进行山峰、山谷检测并计算其梯度，对得到的梯度图搜索零点，根据零点来设定山峰、山谷检测图波形的宽度，落差值，整体数值三个阈值进行缺陷检测。通过实验结果验证了本文提出的罐盖缺陷检测算法具有较高精度。 最后，实现了罐盖缺陷视觉检测系统的软件。选择了软件的开发平台与运行环境，设计了软件的总体功能结构，并对系统的各个模块的具体实现进行了详细说明。
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电子制造业是当前发展最为迅猛的行业之一，随着电子元器件朝着微型化方向发展，质量检测难度大大提高。一方面，传统的人工抽检的方式，效率低，精度差；另一方面，运用机器视觉进行质量检测时，没有适用于多种电子元器件质量检测的统一模型可以遵循。针对电子元器件的形状缺陷，研究机器视觉检测技术，构建电子元器件的形状质量检测模型，实现自动化检测。本文主要研究内容如下： 1）分析用于质量检测的机器视觉应用，针对检测模型适应能力差的问题，以模板对比为主要思路，提出了可以适用于不同电子元器件形状质量检测的模型。 2）研究基于深度学习理论的目标检测方法，提出基于YOLO网络的电子元器件检测识别方法，以YOLO网络结构为基础，简化网络，融合不同粒度特征，增强网络模型对细微特征的表达能力，构建适用于电子元件目标检测识别的网络结构；提出使用标准元件的模板图像为基准，通过几何变换进行数据增强的方法，大大降低了对网络训练对采集数据的需求； 3）根据电子元器件图像的特点，分析常见的图像配准技术，为保证检测精度和稳定性，采用基于傅立叶变换的图像配准方法，并通过在频域内先粗估计，再在其邻域内进行精定位的方法估计变换参数，达到亚像素级配准精度；分析和对比图像分割方法，选用迭代阈值法进行电子元器件提取；通过与标准元件图像对比，分离出待测元件与标准元件之间的差异，计算差异部分面积；最后提出了运用小概率事件原理确定用于判断电子元器件形状质量的缺陷面积阈值； 4）以航天电子连接器中的弹性绞线插针为实验对象，对整个检测过程进行验证，结果表明本文提出的电子元器件质量检测方法可以有效检测出元器件在形状上的质量缺陷，在弹性绞线插针样本集上进行测试，准确率可达97.87%；最后，运用web应用技术进行软件系统实现。
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剩余电流保护技术广泛地应用于低压电网中，以防止人身触电、电气火灾及由接地故障引起的人身伤害与电气设备损坏事故。随着智能电网的发展和用电设备的不断增多，用电设备类型也呈现多样化，电力电子设备不断增多。电力电子设备发生故障时，所产生的剩余电流不再是单一的工频正弦电流，而是具有脉动直流分量、甚至是平滑直流分量，同时在某些场合下剩余电流信号的频率高达1000Hz，甚至更高，传统的剩余电流保护技术无法用于复杂波形剩余电流的保护。一般采用铁心电磁式电流互感器（电磁式电流互感器）、霍尔电流传感器及磁调制式电流互感器进行电流的检测，非正弦剩余电流是一种弱差值信号，普通的电流检测方法不能对其进行有效地检测。 论文在分析了电流检测原理与技术的基础上，提出一种电压型磁调制式交直流剩余电流检测技术，将剩余电流耦合到激磁电流中，通过激磁电流的检测，实现了复杂剩余电流的检测与保护，克服了传统磁调制式电流检测的缺陷。根据磁性材料磁化特性曲线，建立了交直流剩余电流检测数学模型，当激磁电流的激磁频率远大于剩余电流中最高谐波频率时，剩余电流只与激磁电流的低频分量有关，这为复杂剩余电流检测提供了依据。为分析激磁电流的动态变化过程，论文采用了两种磁化曲线描述方法，即分段线性和反正切非线性描述方法。 在磁化曲线分段线性化的条件下，推导出基于电压型磁调制原理的激磁电流动态变化过程的数学描述模型，为剩余电流互感器的设计提供一种数学分析方法；在采用反正切函数描述磁化特性曲线时，采用Simulink软件仿真了基于电压型磁调制原理的激磁电流动态变化过程，可以更准确描述激磁电流的变化过程。
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宁波大学博士论文：面向信息安全芯片的PUF电路设计关键技术研究_李刚
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