Введение 3
1 Анализ современного состояния элементной базы 4
1.1 Современные лесопильные линии 4
1.2 Измерительные средства и система обработки изображений 5
1.3 Алгоритмы обработки изображения 8
1.4 Датчики, используемые в системе 11
2 Разработка автоматизированной системы дистанционного определения размеров деловой части необрезного пи-ломатериала 14
2.1 Функциональная и принципиальная схемы системы .... 14
2.2 Регистрация изображения и синхронизация с управляемой
подсветкой 16
2.3 Выбор датчиков освещённости и расстояния 18
2.3.1 Датчик расстояния 18
2.3.2 Датчик освещённости 21
3 Тестовые измерения 23
3.1 Пространственная калибровка камеры 23
3.2 Измерение на тестовом изображении 32
3.3 Измерение ширины реальной доски 34
Заключение 39
Список литературы 40
Приложение 1 42
Приложение 2 45
В настоящее время при обработке необрезного пиломатериала выбор размера деловой части доски осуществляется оператором и носит субъективный характер, что приводит к снижению выхода продукции. Для повышения объективности такого процесса целесообразно применять видеокамеры и системы обработки изображений в реальном времени [1]. При создании такой системы появляется ряд проблем. Одна из самых значимых проблем - это сложность выделения порога бинаризации и оптические искажения изображений, снимаемых камерой. Другой проблемой является изменение расстояния между объектом и камерой, приводящее к изменению калибровочных коэффициентов. Кроме того, проблемой является движение доски со скоростями до 0,5 м/с и «размазывание» изображения при частоте кадров до 10 Гц при непрерывной засветке. Эта проблема может быть решена с помощью импульсной подсветки с мощными светодиодными источниками синхронизированной с регистрацией изображения. Однако такие системы недостаточно полно описаны в литературе, что требует дополнительных исследований как в плане разработки схемотехники, так разработки программного обеспечения.
Целью работы является разработка и исследование характеристик автоматизированной системы регистрации и обработки изображений необрезного пиломатериала с импульсной засветкой на основе камеры и одноплатного компьютера Raspberry Pi.
Решаемые задачи:
1. Разработка схемных решений и программного обеспечения системы регистрации изображения с импульсной засветкой.
2. Разработка программного обеспечения для калибровки камеры.
3. Разработка программы для выделения границ деловой части доски на изображении.
Основные результаты выпускной квалификационной работы заключаются в следующем:
1. Для решения задач формирования импульса подсветки и измерения уровня освещённости на входе камеры, а также данных о расстоянии до объекта, в состав системы регистрации и обработки изображения целесообразно включить и синхронизировать с работой Raspberry Pi 4 Model B модуль ESP32.
2. В методе пространственной калибровки камеры используется коррекция коэффициентов, исходя из показаний датчика расстояния, учитывающего изменение толщины доски.
3. В устройстве реализована импульсная засветка измеряемой доски, синхронизированная с частотой кадров. Для контроля реальной освещённости используется соответствующий датчик.
По результатам выполненной работы был получен акт внедрения в ООО «АлтайЛесТехМаш». Акт внедрения приведён в приложении 2.
