基于图像的扬声器焊点位置检测系统设计-机械工程专业论文.docx

东华大 东华大学硕士学位论文 摘要 万方数据 万方数据 基于图像的扬声器焊点位置检测系统设计 摘 要 扬声器是常用的一种电声器件，随着它在日常生活中越来越普 及，人们对扬声器声音品质的要求也越来越高。加强扬声器质量检测 是提高产品出厂质量的一个有效方法，目前最常采用的人工试听方法 由于效率低且具有主观性，使得扬声器检测结果和检测效率得不到保 障。而采用电声测试设备实现扬声器质量自动检测的系统中，将扬声 器的焊点与检测设备的探针相接触的这一操作仍需人工来完成。为实 现电声检测的全自动化，需要在电声测试系统的前端设计一个扬声器 焊点位置检测系统，自动检测出扬声器焊点位置并使其与探针对准。 由于扬声器焊点处具有明显的视觉特征，随着数字图像处理技术 的发展与成熟，基于图像的检测方法为扬声器焊点位置检测提供了思 路。论文设计的是电声测试系统中的前端系统，综合运用图像处理技 术和嵌入式技术，实现扬声器焊点位置的自动在线检测，为电声检测 环节做好准备，以提高企业的自动化水平和产品质量。 首先，论文描述了扬声器焊点位置检测的工作原理及系统的性能 要求，并在此基础上构建了系统的总体框架。从性能、成本、开发周 期等方面考虑，对 CPU 模块、图像采集模块、图像显示模块等进行 了选型，确定了 STM32F103ZET6 微控制器 + OV7670 图像传感器 + TFT LCD 触摸屏的硬件平台，并对相关的电路进行了设计；为提高 I 抗干扰性，对光源也进行了研究，搭建了环形 LED 光源装置。 其次，文中重点对扬声器焊点位置检测的算法进行了研究。使用 灰度化、中值滤波对扬声器图像进行预处理，并针对传统中值滤波速 度慢的问题提出了一种改进的快速中值滤波算法；在对多种阈值分割 方法进行比较后，使用手动阈值法来提取扬声器外圆和焊点。在对 Hough 变换与最小二乘法的分析对比后，使用最小二乘法求出了扬声 器外圆的圆心及半径。文中根据扬声器焊点的特征制定了三个准则， 最终成功将扬声器焊点从众多的“可疑焊点”中识别出来，求出了所 需要的偏角 θ。 再次，使用 μC/OS-II 实时操作系统进行了多任务并发设计，并 对主任务中的图像采集模块、图像存储模块、图像处理模块、人机交 互模块等进行了详细分析与设计。随后，对工程的 C 代码从多个方 面进行了优化使得图像处理速度提高了 1.45 倍。 最后，搭建了系统的实验平台，对不同扬声器图像进行测试。实 验结果表明，该系统具有较好的准确性、实时性、鲁棒性和人机交互 性。因此，该课题研究的扬声器焊点位置检测系统对电声检测具有一 定的应用价值，这一方案的实施将有助于提升扬声器企业的自动化水 平和产品质量。 关键词：图像处理；扬声器；位置检测；嵌入式系统；μC/OS-II II 东华大 东华大学硕士学位论文 ABSTRACT THE DESIGN OF THE SOLDER JOINTS POSITION DETECTION SYSTEM OF LOUDSPEAKER BASED ON IMAGE PROCESSING ABSTRACT Loudspeaker is an electro-acoustic device and used widely. With the increasing publicity of loudspeaker in daily life, people has higher requirement on the voice quality of loudspeaker. One of the effective methods to improve the outgoing quality of product is to strenghten the quality detection of loudspeaker. Currently, the frequently adopted artificial audition method fails to guarantee the loudspeaker detection result and efficiency due to its low efficiency and subjectivity. In the auto electro-acoustic test system, the operating procedure such as connecting the probe and the two solder joints is still by hand. In order to achieve fully automation of electro-acoustic detection, it is necessar