機器視覺檢測技術(shù)在工業(yè)檢測中的應(yīng)用

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的人工檢測技術(shù)已無法滿足需要，機器視覺檢測技術(shù)以其精確度高、成本低的優(yōu)勢在工業(yè)領(lǐng)域中得到了推廣和應(yīng)用，本文首先對機器視覺檢測技術(shù)進行了簡要介紹，接著以某工廠無紡布口罩的生產(chǎn)為例，闡述了機器視覺檢測技術(shù)的應(yīng)用。

Machine vision inspection technology in industrial applications Detection

Chen Ying

(Changsha Social Work College,Hunan Changsha,410004)

Abstract：With the development of science and technology, the traditional manual testing technology have been unable to meet this need, machine vision inspection technology for its high precision, low cost advantage in the field of industrial promotion and application, this paper first on the machine vision inspection technology are briefly introduced, and then to a non-woven masks of factory as an example, this paper expounds the application of machine vision inspection technology.

Keywords：Machine vision; Industrial test

1　機器視覺檢測技術(shù)概述

在工業(yè)生產(chǎn)中，需要將不合格的產(chǎn)品分揀出來，以提高產(chǎn)品的出廠合格率，傳統(tǒng)的檢測技術(shù)依靠人工來完成，需要質(zhì)檢人員用肉眼對產(chǎn)品進行外觀檢測，對合格和不合格的產(chǎn)品用手工進行逐一分揀。這樣一來，就需要大量的勞動力，給企業(yè)增加了巨大的人工成本和管理成本。另外人工檢測方法還存在著主觀判斷誤差以及疲勞的問題，極易造成檢測質(zhì)量不穩(wěn)定，導(dǎo)致漏檢、誤檢等情況的發(fā)生。

現(xiàn)代檢測技術(shù)是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，測量的精度和效率在一定程度上決定了制造業(yè)乃至科學(xué)技術(shù)發(fā)展的水平。機器視覺檢測技術(shù)的誕生很好地順應(yīng)了現(xiàn)代生產(chǎn)模式的發(fā)展，其憑借其精確性、重復(fù)性、速度高、客觀性、成本低等優(yōu)勢在工業(yè)檢測領(lǐng)域得到了推廣應(yīng)用。

機器視覺檢測技術(shù)是在數(shù)字計算機科學(xué)與圖像處理技術(shù)的迅猛發(fā)展基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，以圖像在線檢測識別技術(shù)為基礎(chǔ)，采用無接觸式視覺傳感器，將視覺檢測系統(tǒng)安裝在生產(chǎn)線上，通過工業(yè)相機和圖像處理單元等設(shè)備獲取產(chǎn)品的外觀圖像，判斷產(chǎn)品的質(zhì)量，對生產(chǎn)過程進行實時反饋,以此來更好地指導(dǎo)生產(chǎn),具有自動化、客觀性、非接觸和高精度的優(yōu)勢，實現(xiàn)了產(chǎn)品缺陷檢測、圖像顯示、報警、缺陷分類、設(shè)備故障診斷、缺陷剔除等功能，提高了產(chǎn)品的合格率。機器視覺一般由五部分組成：照明、鏡頭、相機、圖像采集卡、視覺處理器。工作流程如下：首先使用CCD 攝像機將被攝取目標轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)；之后圖像處理系統(tǒng)對圖像的亮度、顏色等進行處理并將轉(zhuǎn)化成數(shù)字化信號；最后根據(jù)計算機設(shè)計好的系統(tǒng)對被檢測物品的尺寸、角度等進行判斷，將符合要求的圖像判定為合格產(chǎn)品，將不符合要求的圖像歸為瑕疵產(chǎn)品，并將不合格的產(chǎn)品送入廢品箱。

機器視覺檢測按照劃分標準的不同有著不同的分類，按照安裝載體的不同可分為在線檢測系統(tǒng)和離線檢測系統(tǒng)；按照檢測技術(shù)的不同可分為立體視覺檢測技術(shù)、斑點檢測技術(shù)、尺寸測量技術(shù)、OCR技術(shù)等。

制造業(yè)競爭加劇、成本壓力迫使其重視生產(chǎn)效率質(zhì)量促進機器視覺技術(shù)的應(yīng)用。機器視覺檢測技術(shù)不僅能有效提高檢測精度，而且提升了用戶檢測工作的效率，特別是在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境，視覺檢測技術(shù)改變了以往人工視覺經(jīng)常出現(xiàn)誤差的狀況，使誤判情況大大降低。同時，機器視覺技術(shù)還能在超標準排放煙塵、污水等方面發(fā)揮作用。利用機器視覺，能夠及時發(fā)現(xiàn)機房及生產(chǎn)車間的的火災(zāi)、煙霧等異常情況。利用機器視覺中的面相檢測、人臉識別技術(shù)，可以幫助企業(yè)加強出入口的控制和管理，提高管理水平，降低管理成本。近年來新興行業(yè)的發(fā)展給機器視覺市場也帶來了新的市場空間。在太陽能領(lǐng)域，太陽能電池和模塊生產(chǎn)者使用機器視覺來檢測產(chǎn)品、識別和跟蹤產(chǎn)品以及裝配產(chǎn)品。在交通監(jiān)控領(lǐng)域，可以利用車牌識別技術(shù)、圖像分析技術(shù)，自動識別車牌，發(fā)現(xiàn)違章停車、逆行、發(fā)現(xiàn)交通肇事車輛等。

2　機器視覺檢測技術(shù)具體應(yīng)用

隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展，人們對于口罩外觀質(zhì)量的要求日趨嚴格。無紡布口罩的生產(chǎn)流程主要有：口罩定型、口罩成型、焊接沖切、上鼻梁條、耳帶焊接、文字移印共六道工序，在口罩焊接沖切的過程中，如果對杯型口罩本體和口罩外套進行壓合、焊接、切邊的操作的過程不當就會使口罩出現(xiàn)瑕疵，影響產(chǎn)品的品質(zhì)及企業(yè)的信譽。因此在無紡布口罩生產(chǎn)的過程中，應(yīng)當采取一定的措施檢測并剔除含有毛發(fā)、污點的口罩，保證口罩的品質(zhì)。無紡布口罩的成品和半成品在流水線上以每秒近十片的速度流轉(zhuǎn)，有時運行速度超過了每分鐘一千米，在這種速度下傳統(tǒng)的人工檢測技術(shù)無法適應(yīng)高速生產(chǎn)線，而且人工檢測方法效率低下，勞動成本高，容易漏檢給企業(yè)造成損失。所以通過機器視覺技術(shù)進行無紡布口罩表面瑕疵檢測為口罩質(zhì)量檢測提供了很好的方案。

機器視覺系統(tǒng)的工程程序為：首先將標準的樣品放到傳送帶上，將樣品移動到高速CCD線陣照相機下方，照明系統(tǒng)發(fā)出的平行光源照亮物體，選用畸變小的光學(xué)鏡頭，將被檢測樣品的三維場景的圖像采集到計算機內(nèi)部，形成二維圖像，精確地反映樣品表面的實際情況，建立標準樣本特征庫。為了對樣品進行精確的測量，可以在攝像機視場內(nèi)不同方位對標定標準樣品進行多次標定，然后求其均值作為最終的標定系數(shù)，這樣既可消除鏡頭畸變引起的誤差又可去掉標定過程引入的隨機誤差。這種標定方法具有標定精度高、過程簡單、成本低廉的優(yōu)勢，相較于標準的網(wǎng)格平面體標定方式更加容易實現(xiàn)，以標準樣品為標定物，保證了被測樣品各位置的光學(xué)參數(shù)與標定得到的參數(shù)相一致，確保了應(yīng)用系統(tǒng)的標定精度和穩(wěn)定性。標定方法的確定為下一步樣品的檢測和相機抓拍的控制提供了基礎(chǔ)。

其次采用閉環(huán)控制方法，精確抓拍高速運動工件的圖像，以防止工件抓拍不完整為后續(xù)檢測工作帶來困難，其控制過程為：傳感器檢測到工件的工位信息后,將工件的工位信息發(fā)送給相機控制單元,相機控制單元控制相機快門開啟,完成相機拍照(工件圖像曝光),獲取工件圖像,該圖像傳送到工件圖像分割與定位單元進行處理,定位出工件圖像在整幅圖像中的位置,計算出工件圖像中心與整幅圖像中心的位置偏差,將位置偏差反饋到相機控制單元,相機控制單元根據(jù)本次的位置偏差調(diào)整下次的相機快門開啟時間,以便讓工件圖像處于整幅圖像中心位置,實現(xiàn)相機精確抓拍工件圖像的控制。

再次對工件圖像進行快速處理，對這些信號進行各種運算來提取產(chǎn)品的異常特征，如表面是否有毛發(fā)、異物、污點，以及耳繩、鼻梁線等部件有無缺失等等。

最后將被檢測工件圖像與標準樣本特征庫中的特征進行對比,找出被檢測工件圖像特征與特征庫中的特征不相符的部分,若不相符的部分超出規(guī)定的范圍,即可以判定為瑕疵工件。通過系統(tǒng)設(shè)計的剔廢機構(gòu)自動將有異常特征的廢件剔除，從而實現(xiàn)口罩缺陷的自動識別、剔廢功能，檢測精度達到縱橫向均為0.01毫米。

3　結(jié)語

綜上所述，社會對產(chǎn)品品質(zhì)和效率要求的不斷提高，機器視覺檢測技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，運用機器視覺來代替人眼進行瞄準和讀數(shù)，降低了勞動強度，減少了人為誤差，使檢測的精度得到了大幅度提高，對于節(jié)約成本，降低原材料損耗，提高經(jīng)濟效益有著重大意義。