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01
在工業(yè)產品上,產品表面缺陷對產品的美觀度、舒適度和使用性能等帶來不良影響;表面缺陷如:缺損、劃痕、凹坑、色差、斑點等缺陷,導致制作的最終產品達不到出品標準。
不同的產品,表面缺陷的形態(tài)也有著不同的形成原因及呈現(xiàn)形態(tài)。所以,制造商對產品表面的缺陷進行檢測實是很有必要的,能夠幫助生產及時發(fā)現(xiàn)不良品,加以控制改進。
機器視覺的檢測方法可以很大程度上克服人工檢測方法的抽檢率低、準確性不高、實時性差、效率低、勞動強度大等弊端,在現(xiàn)代工業(yè)中得到越來越普遍的研究和應用。
02
機器視覺是對人類視覺的模擬,機器視覺表面檢測涉及眾多學科和理論;在表面缺陷檢測系統(tǒng)中,圖像處理和分析算法是重要內容,算法各有優(yōu)缺點和其適應范圍。
如何提高算法的準確性、實時性和魯棒性,使檢測進一步向自動化和智能化方向發(fā)展,一直是研究者們努力的方向。
03
機器視覺技術是一種無接觸、無損傷的自動檢測技術,是實現(xiàn)設備自動化、智能化和精密控制的有效手段;具有安全可靠、光譜響應范圍寬、可在惡劣環(huán)境下長時間工作和生產效率高等突出優(yōu)點。
機器視覺檢測系統(tǒng)通過適當?shù)墓庠春蛨D像傳感器獲取產品的表面圖像,利用相應的圖像處理算法提取圖像的特征信息,然后根據(jù)特征信息進行表面缺陷的定位、識別、分級等判別和統(tǒng)計、存儲、查詢等操作。
04
機器視覺表面缺陷檢測系統(tǒng)基本組成,主要包括圖像獲取模塊、圖像處理模塊、圖像分析模塊、數(shù)據(jù)管理及人機接口模塊。
圖像獲取模塊由工業(yè)相機、光學鏡頭、光源及其夾持裝置等組成,其功能是完成產品表面圖像的采集。
在光源的照明下,通過光學鏡頭將產品表面成像于相機傳感器上,光信號先轉換成電信號,進而轉換成計算機能處理的數(shù)字信號。目前工業(yè)用相機主要基于CCD或CMOS芯片的相機。CCD是目前機器視覺最為常用的圖像傳感器。
機器視覺光源直接影響到圖像的質量。
其作用是克服環(huán)境光干擾,保證圖像的穩(wěn)定性,獲得對比度盡可能高的圖像。目前常用的光源有鹵素燈、熒光燈和發(fā)光二級管(LED)。
LED光源以體積小、功耗低、響應速度快、發(fā)光單色性好、可靠性高、光均勻穩(wěn)定、易集成等優(yōu)點獲得了普遍的應用。
由光源構成的照明系統(tǒng)按其照射方法可分為明場照明與暗場照明、結構光照明與頻閃光照明。
明場與暗場主要描述相機與光源的位置關系。明場照明指相機直接接收光源在目標上的反射光,一般相機與光源異側分布,這種方式便于安裝;
暗場照明指相機間接接收光源在目標上的散射光,一般相機與光源同側分布,它的優(yōu)點是能獲得高對比度的圖像。
結構光照明是將光柵或線光源等投射到被測物上,根據(jù)它們產生的畸變,解調出被測物的3D信息。頻閃光照明是將高頻率的光脈沖照射到物體上,攝像機拍攝要求與光源同步。
05
圖像處理模塊主要涉及圖像去噪、圖像增強與復原、缺陷的檢測和目標分割。
由于現(xiàn)場環(huán)境、CCD圖像光電轉換、傳輸電路及電子元件都會使圖像產生噪聲,這些噪聲降低了圖像的質量從而對圖像的處理和分析帶來不良影響,所以要對圖像進行預處理以去噪。
圖像增強目的,是針對給定圖像的應用場合,有目的地強調圖像的整體或局部特性,將原來不清晰的圖像變得清晰或強調某些感興趣的特征;
擴大圖像中不同物體特征之間的差別,抑制不感興趣的特征,使之改善圖像質量、豐富信息量,加強圖像判讀和識別效果的圖像處理方法。
圖像復原是通過計算機處理,對質量下降的圖像加以重建或復原的處理過程。
圖像復原很多時候采用與圖像增強同樣的方法,但圖像增強的結果還需要下一階段來驗證;而圖像復原試圖利用退化過程的先驗知識,來恢復已被退化圖像的本來面目,如加性噪聲的消除、運動模糊的復原等。
圖像分割的目的是把圖像中目標區(qū)域分割出來,以便進行下一步的處理。
另外,線掃描表面缺陷檢測系統(tǒng)主要構成:視覺采集部主要包括線陣相機,鏡頭,光源,圖像采集卡。
系統(tǒng)支架部分包括:相機支架,光源支架,和操作臺支架。
06
表面缺陷檢測應用的領域十分的普遍,主要包括電子產品、鋁箔、高精銅板帶、鋼鐵冶金、有色金屬加工、不銹鋼制造、玻璃等領域。
使用表面缺陷檢測系統(tǒng),可以在很大程度上保證產品質量,改善生產工藝,減少人工成本。
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