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基于图像识别的物料分拣系统设计.pdf
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基于图像识别的物料分拣系统设计
——图像识别与处理系统设计
基于图像识别的物料分拣系统设计——图像识别与处理系统设计
摘要
北京理工大学珠海学院 2020 届本科毕业设计
随着科技的不断发展,工厂逐渐步入智能化和自动化,物料分拣在生产方面是一个
不可或缺的流程,平常的人工分拣物料的方法过于繁琐又浪费人力和时间。因此我们设
计了一款用图像识别进行物料分拣的机械系统来代替人工。本文主要阐述了图像识别与
处理系统设计以及对电路的设计。利用 Matlab 进行图像的处理与识别,图像处理要先
对物料图像的进行收集,再用 Matlab 对图像进行灰度化与图像分割;图像识别程序利
用了 Matlab 提供的算法来设计,将处理好的图像进行 CNN 神经网络的训练,存储好物
料的特征模板,最后用摄像头拍摄物料与所存的特征模板进行对比识别并分类好,把输
出物料类别的数据传送给 Arduino。本设计主要运用于工厂的生产方面,而目前部分工
厂仍沿用人工分拣的方法,市场上的 PLC 控制的分拣系统也普遍,基于此点,尝试使用
图像识别技术,从识别的结果中更直观地展现出是什么物料,因此本文设计了基于图像
识别的物料分拣系统。
关键词:图像识别;图像处理;Matlab;CNN 神经网络;Arduino;
Design of material sorting system based on image recognition ——
design of image recognition and processing system
Abstract
北京理工大学珠海学院 2020 届本科毕业设计
With the continuous development of science and technology, the factory gradually
stepped into intelligence and automation. Material sorting is an indispensable process in
production. The usual manual method of sorting materials is too cumbersome and wastes
manpower and time. Therefore, we design a mechanical system for material sorting with
image recognition instead of manual operation. This article mainly describes the design of
image recognition and processing system and the design of the circuit. Using Matlab to
process and recognize the image, the image processing should first collect the material image,
then use Matlab to gray the image and segment the image; the image recognition program
uses the algorithm provided by Matlab to design, training the processed image with CNN
neural network and the characteristic templates of the materials are stored well. Finally, the
materials captured by the camera are compared with the stored characteristic templates for
recognition and classification, and the data of the output material class is transmitted to
Arduino.This design is mainly used in the production of factories, but at present some
factories still use manual sorting method, and PLC controlled sorting system is common in
the market, from the result of recognition, it can show what material is more directly, so this
paper designs a material sorting system based on image recognition.
Keywords: Image recognition; Image processing; Matlab; CNN neural network;Arduino
目录
1 绪论 ............................................................................................................................................................ 1
1.1 本设计的国内外发展历程与现状.................................................................................................. 1
1.2 本设计的研究意义与目的 ............................................................................................................. 2
1.3 本设计应解决的主要问题 ............................................................................................................. 2
1.4 本章小结 ......................................................................................................................................... 3
2 MATLAB 与 CNN 的特点和应用 ................................................................................................................... 4
2.1 MATLAB 软件 ................................................................................................................................... 4
2.1.1MATLAB 的简介 ..................................................................................................................... 4
2.1.2MATLAB 的特点与应用 ......................................................................................................... 4
2.2 CNN 神经网络 ................................................................................................................................. 5
北京理工大学珠海学院 2020 届本科毕业设计
2.2.1 CNN 的简介.......................................................................................................................... 5
2.2.2 CNN 的原理及结构.............................................................................................................. 5
2.2.3 CNN 的特点与应用.............................................................................................................. 7
2.3 本章小结 ......................................................................................................................................... 7
3 图像识别与处理系统的设计 ..................................................................................................................... 8
3.1 图像识别的流程 ............................................................................................................................ 8
3.2 物料图像的采集 ............................................................................................................................ 8
3.3 物料图像预处理 .......................................................................................................................... 10
3.3.1 图像灰度化 ....................................................................................................................... 10
3.3.2 图像分割 ............................................................................................................................11
3.4 训练物料图像 .............................................................................................................................. 12
3.5 图像识别程序 .............................................................................................................................. 15
3.6 物料图像识别程序效果测试 ...................................................................................................... 17
3.7 本章小结 ....................................................................................................................................... 19
4 物料分拣系统的电路设计 ...................................................................................................................... 20
4.1 物料分拣系统的流程图............................................................................................................... 20
4.2 物料分拣系统的主要元器件....................................................................................................... 21
4.2.1 物料分拣系统的核心控制电路....................................................................................... 21
4.2.2 摄像头............................................................................................................................... 24
4.2.3 舵机模块电路................................................................................................................... 25
4.2.4 气泵模块电路................................................................................................................... 27
4.2.5 电磁阀模块电路............................................................................................................... 27
4.3 总电路设计 .................................................................................................................................. 28
4.4 本章小结 ....................................................................................................................................... 29
5 总结与展望 .............................................................................................................................................. 30
5.1 总结 .............................................................................................................................................. 30
5.1.1 设计总结 .......................................................................................................................... 30
5.1.2 设计难点 .......................................................................................................................... 30
5.1.3 设计创新点 ...................................................................................................................... 31
5.1.4 设计不足点 ...................................................................................................................... 31
5.2 展望 .............................................................................................................................................. 31
参考文献 ...................................................................................................................................................... 32
谢 辞 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。
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