基于VisionPro的橡膠減震墊的缺陷檢測(cè)

令狐蓉

(中北大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，山西 太原 030051)

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基于VisionPro的橡膠減震墊的缺陷檢測(cè)

令狐蓉

(中北大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，山西 太原 030051)

摘要：橡膠減震墊在生產(chǎn)過(guò)程中由于工藝原因會(huì)形成缺陷，包括氣泡，裂紋，疤痕等等，嚴(yán)重影響了使用，人工肉眼剔除不合格的工件費(fèi)時(shí)費(fèi)力。本文提出一種基于VisionPro軟件的非接觸式自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不合格工作的自動(dòng)分揀。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺(jué)；缺陷檢測(cè)；VisionPro；橡膠減震墊

機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是指通過(guò)CCD或者CMOS相機(jī)等的圖像采集裝置將目標(biāo)物轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，通過(guò)圖像傳輸通道將圖像信號(hào)輸入圖像處理模塊，得到被攝目標(biāo)的圖像形態(tài)特征，根據(jù)顏色、亮度以及像素分布等信息情況，最終轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；圖像處理模塊是運(yùn)用適當(dāng)?shù)乃惴ɡ缁叶茸儞Q，中值濾波，圖像銳化，圖像增強(qiáng)，邊緣提取等提取清晰準(zhǔn)確并且用戶(hù)感興趣的圖像特征，根據(jù)圖像特征進(jìn)而控制其他模塊的動(dòng)作。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，中國(guó)已經(jīng)成為一個(gè)制造大國(guó)，是全球制造業(yè)的加工中心，先進(jìn)的生產(chǎn)線以及高品質(zhì)的零部件加工需求推動(dòng)了中國(guó)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的發(fā)展，目前機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用已活躍于中國(guó)的各個(gè)領(lǐng)域包括氣象、天文、交通、安全、醫(yī)藥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、航天、公安、科研等。在人工視覺(jué)難以滿足要求的場(chǎng)合或者危險(xiǎn)性較大不適合人工作業(yè)的環(huán)境中，通常用機(jī)器視覺(jué)代替人工視覺(jué)，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)中，人工肉眼檢查產(chǎn)品是否合格不僅效率不高而且工人容易疲勞造成差錯(cuò)，用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。而且機(jī)器視覺(jué)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在工業(yè)在線檢測(cè)[1]、測(cè)量[2]的應(yīng)用逐漸廣泛。

工業(yè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)一般包括：工業(yè)相機(jī)(包括CCD相機(jī)和COMS相機(jī))、鏡頭、光源、圖像處理單元(或圖像捕獲卡)、圖像處理軟件、通訊設(shè)備、輸入輸出單元等。工業(yè)相機(jī)將拍攝目標(biāo)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)或者數(shù)字信號(hào)；鏡頭裝在相機(jī)前端，通過(guò)聚焦使相機(jī)拍攝到的圖像更加清晰；光源為拍攝物體提供一定的光學(xué)環(huán)境，使拍攝到的物體特征更明顯。相機(jī)與計(jì)算機(jī)接口相連，將圖像信息保存在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，接口可能是USB2.0、IEEEl394、GigE等。

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，受硬件設(shè)備的影響，工藝的影響等等原因，會(huì)造成生產(chǎn)的產(chǎn)品不那么完美，甚至有無(wú)法正常使用的缺陷，而中國(guó)是個(gè)勞動(dòng)密集型的制造大國(guó)，每天可以生產(chǎn)大批量工件，這些工件在出廠時(shí)必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)確保產(chǎn)品合格才能推向市場(chǎng)，如果全部靠人工肉眼檢測(cè)，不僅需要大量的人工成本，還需要大量的時(shí)間，因此，將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用到缺陷檢測(cè)領(lǐng)域就顯得很重要。

1缺陷檢測(cè)簡(jiǎn)介

缺陷檢測(cè)通常是指對(duì)物品表面缺陷的檢測(cè)，表面缺陷檢測(cè)是采用先進(jìn)的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)工件表面的斑點(diǎn)、凹坑、劃痕、色差、缺損等缺陷進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外許多企業(yè)正在做這方面的軟件開(kāi)發(fā)，根據(jù)工件特性和預(yù)先設(shè)定好的指標(biāo)，通過(guò)調(diào)節(jié)參數(shù)達(dá)到自動(dòng)檢測(cè)的目的，能夠準(zhǔn)確定位有缺陷的部位并作出鮮明的標(biāo)識(shí)，還可以根據(jù)需要自動(dòng)分揀、剔除有缺陷的工件。目前缺陷檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用最多的有PCB電路板、玻璃表面、金屬工件表面、紙張表面等對(duì)外觀有嚴(yán)格要求又有明確指標(biāo)的物品。

2利用VisionPro進(jìn)行缺陷檢測(cè)

本文的橡膠減震墊在生產(chǎn)過(guò)程中由于工藝原因會(huì)使產(chǎn)品產(chǎn)生缺陷，包括通孔內(nèi)壁的氣泡，孔口毛邊，孔口裂紋，表面疤痕等諸多缺陷。其中氣泡和裂紋是由于拉模工藝造成的，疤痕是由于注膠不慎造成的。批量生產(chǎn)的橡膠件在出廠時(shí)必須進(jìn)行檢測(cè)，剔除有缺陷的產(chǎn)品，傳統(tǒng)的檢測(cè)方式基本上都是人工肉眼識(shí)別，檢測(cè)極度困難，也增加了成本，不利于資源的合理利用。

本文的缺陷檢測(cè)系統(tǒng)是在康耐視VisionPro視覺(jué)軟件工具庫(kù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的。VisionPro結(jié)合了基于PC架構(gòu)的新技術(shù)，功能靈活且強(qiáng)大，其工具庫(kù)可以滿足所有的視覺(jué)需求—從幾何特征的定位、檢驗(yàn)到識(shí)別、測(cè)量。VisionPro支持GigE、FireWire、PCI板卡等視覺(jué)采集系統(tǒng)，支持多種相機(jī)品牌。下面基于VisionPro利用C#語(yǔ)言進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)定位系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)[3]。

VisionPro軟件可以實(shí)現(xiàn)如下功能：

· 工具之間的拖放鏈接，可以直接實(shí)現(xiàn)數(shù)值、結(jié)果和圖像之間的快速通信

· 動(dòng)態(tài)定位跟隨工具與工具設(shè)置簡(jiǎn)易的智能軟件

· 可重復(fù)使用的工具組和用戶(hù)自定義的工具縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間

· 利用現(xiàn)代多核機(jī)器提供最大能力

· 支持典型的Microsoft Windows 7 32位和64位操作系統(tǒng)

本文算法是將VisionPro軟件中的取相工具CogAcqFifoTool，CogPMAlignTool工具，CogFixtureTool工具，CogBlobTool工具通過(guò)合理的調(diào)用，合理的參數(shù)設(shè)置來(lái)達(dá)到橡膠減震墊的缺陷檢測(cè)的目的。

1) CogAcqFifoTool用于圖像的加載，可以加載預(yù)先保存好的圖像，也可以連接相機(jī)實(shí)時(shí)采集圖像實(shí)時(shí)處理。

2) CogPMAlignTool工具在使用時(shí)首先需要訓(xùn)練圖像，找準(zhǔn)圖像特征，設(shè)定圖像的訓(xùn)練模式，訓(xùn)練區(qū)域形狀，選擇模式等等，在運(yùn)行參數(shù)中需要考慮圖像的角度和縮放范圍，以便后續(xù)圖像能夠準(zhǔn)確匹配。

3) CogFixtureTool工具通過(guò)設(shè)置定位空間和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等功能，實(shí)現(xiàn)圖像的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

4) CogBlobTool工具通過(guò)設(shè)置閾值模式，斑點(diǎn)極性，查找缺陷的區(qū)域，缺陷的面積大小，周長(zhǎng)大小，像素灰度大小等，最終找到圖像的缺陷。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

待檢測(cè)物為中間帶兩個(gè)通孔的橡膠減震件，形狀如圖1、圖2所示，工件顏色為黑色，待檢測(cè)工件為橡膠材質(zhì)，有彈性，并有較強(qiáng)的反光特性，表面不是很平整，對(duì)于光學(xué)照明有一定不利影響。由于生產(chǎn)工藝問(wèn)題，該待檢工件表面容易產(chǎn)生疤痕、劃痕、氣泡、缺料，通孔內(nèi)壁容易產(chǎn)生氣泡，通孔口容易產(chǎn)生毛邊等缺陷，所有缺陷都會(huì)影響到工件工作的穩(wěn)定性。

與傳統(tǒng)的人工檢測(cè)相比，基于VisionPro的算法識(shí)別方法的檢測(cè)節(jié)拍為每秒30個(gè)，且能準(zhǔn)確定位缺陷部位，保證檢測(cè)要求，不僅速度快，而且成本低，大大提高了生產(chǎn)效率。

(a) 原始圖像(b) VisionPro算法識(shí)別

圖1孔內(nèi)壁氣泡

(a) 原始圖像(b) VisionPro算法識(shí)別

圖2孔口裂紋

4結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)傳統(tǒng)缺陷檢測(cè)的一些局限性，本文提出新的缺陷檢測(cè)方法—基于VisionPro的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，該方法為非接觸式，不僅不會(huì)給工件造成二次傷害，而且速度快效率高，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，穩(wěn)定性強(qiáng)，具有更高的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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Defect Detection of Rubber Damping Pad Based on VisionPro

Linghu Rong

(SchoolofInformationandCommunicationEngineering,NorthUniversityofChina,TaiyuanShanxi030051,China)

Abstract:Rubber damping pad causes defects in the process of production including air bubbles, cracks, scars and so on, it seriously affects its actual using. It is time-consuming and laborious for workers visually to remove the unqualified workpiece with eyes. In this paper, a non-contact automatic detection system is proposed based on VisionPro, which can realize the automatic sorting work for the unqualified pieces.

Key words:machine vision; defect detection; VisionPro; rubber damping pad

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674- 4578(2016)01- 0003- 02

作者簡(jiǎn)介：令狐蓉(1989- )，女，山西運(yùn)城人，碩士研究生，主要研究方向：圖像處理，缺陷檢測(cè)。

收稿日期：2015-09-18