機器視覺表面缺陷檢測 自動化(huà)視覺檢測

表面缺陷是産品表面局部物(wù)理(lǐ)或化(huà)學性質不均勻的(de)區(qū)域，如金屬螺絲、軸承、齒輪等精密部件的(de)長(cháng)寬高(gāo)、直徑、劃傷、劃痕、缺損、等表面尺寸缺陷。表面缺陷不僅影(yǐng)響産品的(de)美(měi)觀和(hé)舒适度，而且一般也(yě)會對(duì)其使用(yòng)性能帶來(lái)不良影(yǐng)響，所以生産企業對(duì)産品的(de)表面缺陷檢測非常重視，以便及時(shí)發現，從而有效控制産品質量，還(hái)可(kě)以根據檢測結果分(fēn)析生産工藝中存在的(de)某些問題，從而杜絕或減少缺陷品的(de)産生，同時(shí)防止潛在的(de)貿易糾份，維護企業榮譽。

 

一、機器視覺表面缺陷檢測

 

機器視覺技術是一種無接觸、無損傷的(de)自動檢測技術，是實現設備自動化(huà)、智能化(huà)和(hé)精密控制的(de)有效手段，具有安全可(kě)靠、光(guāng)譜響應範圍寬、可(kě)在惡劣環境下(xià)長(cháng)時(shí)間工作和(hé)生産效率高(gāo)等突出優點。機器視覺檢測系統通(tōng)過适當的(de)光(guāng)源和(hé)圖像傳感器(CCD攝像機)獲取産品的(de)表面圖像，利用(yòng)相應的(de)圖像處理(lǐ)算(suàn)法提取圖像的(de)特征信息，然後根據特征信息進行表面缺陷的(de)定位、識别、分(fēn)級等判别和(hé)統計、存儲、查詢等操作。

 

 

二、機器視覺表面缺陷檢測系統基本組成

 

主要包括圖像獲取模塊、圖像處理(lǐ)模塊、圖像分(fēn)析模塊、數據管理(lǐ)及人(rén)機接口模塊。

 

圖像獲取模塊由工業相機、光(guāng)學鏡頭、光(guāng)源及其夾持裝置等組成，其功能是完成産品表面圖像的(de)采集。在光(guāng)源的(de)照(zhào)明(míng)下(xià)，通(tōng)過光(guāng)學鏡頭将産品表面成像于相機傳感器上，光(guāng)信号先轉換成電信号，進而轉換成計算(suàn)機能處理(lǐ)的(de)數字信号。目前工業用(yòng)相機主要基于CCD或CMOS芯片的(de)相機。CCD是目前機器視覺最爲常用(yòng)的(de)圖像傳感器。

 

機器視覺光(guāng)源直接影(yǐng)響到圖像的(de)質量，其作用(yòng)是克服環境光(guāng)幹擾，保證圖像的(de)穩定性，獲得(de)對(duì)比度盡可(kě)能高(gāo)的(de)圖像。目前常用(yòng)的(de)光(guāng)源有鹵素燈、熒光(guāng)燈和(hé)發光(guāng)二級管(LED)。LED光(guāng)源以體積小、功耗低、響應速度快(kuài)、發光(guāng)單色性好、可(kě)靠性高(gāo)、光(guāng)均勻穩定、易集成等優點獲得(de)了(le)廣泛的(de)應用(yòng)。

 

由光(guāng)源構成的(de)照(zhào)明(míng)系統按其照(zhào)射方法可(kě)分(fēn)爲明(míng)場(chǎng)照(zhào)明(míng)與暗場(chǎng)照(zhào)明(míng)、結構光(guāng)照(zhào)明(míng)與頻(pín)閃光(guāng)照(zhào)明(míng)。明(míng)場(chǎng)與暗場(chǎng)主要描述相機與光(guāng)源的(de)位置關系，明(míng)場(chǎng)照(zhào)明(míng)指相機直接接收光(guāng)源在目标上的(de)反射光(guāng)，一般相機與光(guāng)源異側分(fēn)布，這(zhè)種方式便于安裝;暗場(chǎng)照(zhào)明(míng)指相機間接接收光(guāng)源在目标上的(de)散射光(guāng)，一般相機與光(guāng)源同側分(fēn)布，它的(de)優點是能獲得(de)高(gāo)對(duì)比度的(de)圖像。結構光(guāng)照(zhào)明(míng)是将光(guāng)栅或線光(guāng)源等投射到被測物(wù)上，根據它們産生的(de)畸變，解調出被測物(wù)的(de)三維信息。頻(pín)閃光(guāng)照(zhào)明(míng)是将高(gāo)頻(pín)率的(de)光(guāng)脈沖照(zhào)射到物(wù)體上，攝像機拍(pāi)攝要求與光(guāng)源同步。

 

圖像處理(lǐ)模塊主要涉及圖像去噪、圖像增強與複原、缺陷的(de)檢測和(hé)目标分(fēn)割。由于現場(chǎng)環境、CCD圖像光(guāng)電轉換、傳輸電路及電子元件都會使圖像産生噪聲，這(zhè)些噪聲降低了(le)圖像的(de)質量從而對(duì)圖像的(de)處理(lǐ)和(hé)分(fēn)析帶來(lái)不良影(yǐng)響，所以要對(duì)圖像進行預處理(lǐ)以去噪。圖像增強目的(de)是針對(duì)給定圖像的(de)應用(yòng)場(chǎng)合，有目的(de)地強調圖像的(de)整體或局部特性，将原來(lái)不清晰的(de)圖像變得(de)清晰或強調某些感興趣的(de)特征，擴大(dà)圖像中不同物(wù)體特征之間的(de)差别，抑制不感興趣的(de)特征，使之改善圖像質量、豐富信息量，加強圖像判讀和(hé)識别效果的(de)圖像處理(lǐ)方法。圖像複原是通(tōng)過計算(suàn)機處理(lǐ)，對(duì)質量下(xià)降的(de)圖像加以重建或複原的(de)處理(lǐ)過程。圖像複原很多(duō)時(shí)候采用(yòng)與圖像增強同樣的(de)方法，但圖像增強的(de)結果還(hái)需要下(xià)一階段來(lái)驗證;而圖像複原試圖利用(yòng)退化(huà)過程的(de)先驗知識，來(lái)恢複已被退化(huà)圖像的(de)本來(lái)面目，如加性噪聲的(de)消除、運動模糊的(de)複原等。圖像分(fēn)割的(de)目的(de)是把圖像中目标區(qū)域分(fēn)割出來(lái)，以便進行下(xià)一步的(de)處理(lǐ)。

 

三、表面缺陷檢測應用(yòng)

 

應用(yòng)的(de)領域十分(fēn)的(de)廣泛，主要新能源動力電池、PCB電路闆、半導體、精密五金部件、電子元器件、食品包裝、醫藥包裝、紡織輔料等領域。

 

四、爲什(shén)麽要使用(yòng)表面缺陷檢測系統

 

1、效率高(gāo)：機器視覺檢測速度快(kuài)，每分(fēn)鐘(zhōng)能夠對(duì)數百個(gè)甚至數千個(gè)元件進行檢測，而且能夠24小時(shí)不間斷持續工作。

2、準确性強：人(rén)眼有物(wù)理(lǐ)條件的(de)限制，也(yě)會受到主觀性、身體精力等因素的(de)影(yǐng)響，不能保證準确性。機器不受主觀控制，隻要參數設置沒有差異，具有相同配置的(de)多(duō)台機器就可(kě)以保證相同的(de)精度。

3、總體成本更低：機器比人(rén)工檢測更有效，從長(cháng)遠(yuǎn)來(lái)說，機器視覺檢測的(de)成本更低。

4、信息集成：機器視覺檢測可(kě)以通(tōng)過多(duō)站測量方法一次測量多(duō)個(gè)技術參數，例如要檢測的(de)産品的(de)輪廓，尺寸，外觀缺陷和(hé)産品高(gāo)度。

5、數字化(huà)統計管理(lǐ)：測量數據并在測量後生成報告，而無需一個(gè)個(gè)地手動添加。

6、可(kě)适用(yòng)于危險的(de)檢測環境：機器可(kě)以在惡劣、危險的(de)環境中，以及在人(rén)類視覺難以滿足需求的(de)場(chǎng)合很好地完成檢測工作。

7、不會對(duì)産品造成接觸損傷：機器視覺在檢測工件的(de)過程中，不需要接觸工件，不會對(duì)工件造成接觸損傷。人(rén)工檢測必須對(duì)工件進行接觸檢測，容易産生接觸損傷。

8、客觀穩定：人(rén)工檢測過程中，檢測結果會受到個(gè)人(rén)标準、情緒、精力等因素的(de)影(yǐng)響。而機器嚴格遵循所設定的(de)标準，檢測結果更加客觀、可(kě)靠、穩定。

9、避免二次污染：人(rén)工操作有時(shí)會帶來(lái)不确定污染源，而污染的(de)工件。

10、維護簡單：對(duì)操作者的(de)技術要求低，使用(yòng)壽命長(cháng)等優點。

 

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