基于機器視覺技術(shù)的產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測

錢禮閏

（安徽國防科技職業(yè)學院汽車工程系，安徽 六安 237011）

基于機器視覺技術(shù)的產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測

錢禮閏

（安徽國防科技職業(yè)學院汽車工程系，安徽 六安 237011）

產(chǎn)品外觀是產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的重點，其在一定程度上代表企業(yè)的形象?；跈C器視覺技術(shù)在產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測上的應(yīng)用，提高了企業(yè)產(chǎn)品檢測智能化和自動化水平，為企業(yè)帶來實質(zhì)效益，符合行業(yè)發(fā)展趨勢，未來將會在更大的范圍內(nèi)使用。

機器視覺技術(shù)；產(chǎn)品外觀；質(zhì)量檢測

產(chǎn)品包裝質(zhì)量歷來是產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的重點，消費者的購買行為也受到產(chǎn)品外包裝的影響，精美的產(chǎn)品包裝會對產(chǎn)品的銷售和企業(yè)形象產(chǎn)生極其有利的影響，但是由于現(xiàn)在產(chǎn)品包裝技術(shù)的限制，產(chǎn)品包裝經(jīng)常會出現(xiàn)圖案錯誤、包裝外翻等瑕疵，極大困擾生產(chǎn)企業(yè)。國內(nèi)外很多企業(yè)為了解決包裝缺陷，進行了大量的研發(fā)工作，希望能夠利用新的技術(shù)來解決這一問題，但是效果并不理想。比如非接觸式系統(tǒng)，這種系統(tǒng)利用傳感器進行包裝檢測，由于系統(tǒng)本身具有的問題，無法解決漏檢和誤檢，包裝質(zhì)量并沒有得到顯著地提升。在機器視覺技術(shù)應(yīng)用后，產(chǎn)品包裝效率和質(zhì)量得到顯著的提升，這種技術(shù)能夠?qū)Ξa(chǎn)品外觀進行全方位的檢測，利用先進的檢測技術(shù)對產(chǎn)品包裝進行檢測，從而有效避免包裝瑕疵的出現(xiàn)，提高了企業(yè)產(chǎn)品包裝質(zhì)量，企業(yè)形象得到極大提升。

1 機器視覺技術(shù)產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測設(shè)計

1.1 硬件設(shè)計

機器視覺技術(shù)的產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測設(shè)計的硬件設(shè)計主要有兩部分構(gòu)成：一部分是圖像采集模塊，它是整個系統(tǒng)的前端部分，主要發(fā)揮信息采集的功能，其操作原理就是利用工業(yè)相機對需要檢驗產(chǎn)品的大小、形狀等圖像信息進行收集并做簡單的處理，將處理后的信息傳遞至控制器。另一部分是硬件設(shè)計的核心——控制器，它是數(shù)據(jù)及信息得到充分處理的保障，運用圖像處理技術(shù)對上一步收集到的數(shù)據(jù)及信息進一步分析、處理，來確定產(chǎn)品在外觀上是否有瑕疵，是否符合規(guī)格標準。

（1）圖像采集模塊。傳統(tǒng)的圖像采集模塊在使用過程中偶爾會有收集的數(shù)據(jù)及信息不穩(wěn)定，或在安裝過程中不能快速完成調(diào)試并安裝的現(xiàn)象發(fā)生，為能徹底解決這一問題，提高圖像采集模塊的使用效率，本文提出在圖像采集模塊可實行一體化的設(shè)計。首先，用一個封閉式的且?guī)в型该鞔翱诘臍んw，將圖像采集模塊中使用的工業(yè)相機、鏡頭等零件都放在這個殼體里面，這樣可以保證在安裝時便于調(diào)節(jié)其角度；其次，在進行現(xiàn)場安裝的時候，只需將兩個位置對準即可——透明窗的位置和檢測目標的位置。將各組成部件的電纜集中在一條電纜中，大大減少了在安裝過程需要將多條電纜同時安裝的錯誤率，能夠保證現(xiàn)場安裝調(diào)試的快速、準確。

（2）控制器?？刂破魇钦麄€檢測系統(tǒng)的核心，計算機核心模塊和接口板的使用能夠大大提高對圖像的處理能力。前者在使用過程中能夠選擇配置和廠家模塊較多，且主要應(yīng)用在上位機和操作系統(tǒng)中。除核心模塊外的各組成部件叫接口板，它是由單片機、圖像采集模塊通訊接口等部件組成。具有執(zhí)行操作功能的是單片機，它接收上位機發(fā)出的命令并執(zhí)行，通過輸入及輸出兩個步驟對電路信號進行采集和剔除。在圖像采集模塊和控制器之間起到鏈接作用的是圖像采集模塊通訊接口，該接口的使用也為單片機能夠有效控制工業(yè)相機的定時照相功能提供了保障，工業(yè)相機完成定時拍攝后將所得的圖像重新傳回至核心模塊，通過控制器內(nèi)各個部件的循環(huán)操作，能大幅度提高使用效率和數(shù)據(jù)的準確性。

1.2 軟件設(shè)計

（1）人機界面。為能夠在質(zhì)量檢測過程中使界面觀看清楚、明了、有條理，通俗易懂、簡便易行，在此部分設(shè)計中要求使用觸屏液晶顯示器，該顯示器能夠很好的實現(xiàn)界面分區(qū)功能，不同的界面有不同的操作功能，執(zhí)行不同的指令。人機界面的優(yōu)化也可提高資源空間的利用率，保障系統(tǒng)的即時性功能，在使用完一個功能界面后，通過點擊該界面的相關(guān)按鈕可進行其他操作。

（2）圖像處理。在軟件設(shè)計系統(tǒng)中核心部分是圖像處理，強大的圖像處理系統(tǒng)能夠提升在使用過程中的穩(wěn)定性。選用OpenCV視覺庫處理，能夠更加清晰的對圖像進行處理。此軟件首先對收集到的圖像分割，出現(xiàn)多個圖像模塊，再次將分割成的小檢測區(qū)域逐個開展灰度化、膨脹等測算，然后綜合以上各指標得出待檢產(chǎn)品的像素數(shù)，確定產(chǎn)品精準的圖像。

2 機器視覺技術(shù)產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測工作原理

基于機器視覺技術(shù)的產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測是一種新型的產(chǎn)品圖像處理技術(shù)，利用機器代替人眼，圖像傳感器相當于人的眼睛，不斷對圖像進行提取和處理，控制芯片是控制中樞，來控制圖像的整個處理過程，具有很高的集成度，特別適合產(chǎn)品生產(chǎn)廠家對產(chǎn)品的外觀檢測，進而被廣泛利用。

檢測系統(tǒng)的工作原理是，先在監(jiān)測系統(tǒng)中錄入?yún)?shù)標準，通過傳感器對圖像進行采集、分析和處理、進而得出一定的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)和判斷標準進行對比，最后得出結(jié)果。圖像傳感器是整個系統(tǒng)的重要保障，其通過圖像采集模塊對產(chǎn)品包裝的特征進行采集，采集過程是通過其自帶的采集模塊進行的，包括對產(chǎn)品包裝的像素、特征、顏色、角度的進行全方位采集，并進行初步處理，初步處理結(jié)果對產(chǎn)品包裝的基本參數(shù)有一個簡單的判斷，隨后圖像分析模塊進行詳細分析和高智能化判斷，對圖像灰度化、二值化是通常使用的技術(shù)，根據(jù)像素對圖像是否符合標準進行判斷，得出結(jié)果；產(chǎn)品包裝判斷過程是通過技術(shù)人員設(shè)定的正確參數(shù)和分析出來的參數(shù)對比得出的，如果不在參數(shù)控制范圍，則不合格，需要將其刪除并發(fā)出報警信號。

3 機器視覺技術(shù)產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測應(yīng)用及前景

目前，機器視覺技術(shù)主要應(yīng)用在電子行業(yè)，由于電子行業(yè)技術(shù)復(fù)雜，電子元件科技含量高，通過傳統(tǒng)的檢測技術(shù)已經(jīng)無法滿足行業(yè)的需求，機器視覺檢測技術(shù)在應(yīng)用中占據(jù)極其重要的地位。近年來，市場上出現(xiàn)大量包裝不合格產(chǎn)品，引發(fā)了消費者對產(chǎn)品質(zhì)量的擔憂，極大降低了企業(yè)形象，企業(yè)在這種情況下，力圖做出改變，希望機器視覺檢測技術(shù)能夠在產(chǎn)品外包裝檢測上發(fā)揮應(yīng)有的作用，這對企業(yè)品牌聲譽是一種保護。

基于機器視覺的產(chǎn)品外觀檢測技術(shù)已在多個行業(yè)投入使用，包括煙草、印刷、食品、藥品行業(yè)的多個企業(yè)將這種檢測技術(shù)應(yīng)用在包裝檢測上，取得了很好的效果，極大提高了包裝檢測準確率，提高了工作效率，并且這種檢測技術(shù)操作簡單，運行穩(wěn)定，與傳統(tǒng)的檢測方法相比優(yōu)勢很大。

首先，這種檢測技術(shù)提高了檢測的準確性，極大提高了工作效率，有利于企業(yè)發(fā)展?；跈C器視覺的產(chǎn)品外觀檢測技術(shù)通過圖像采集、分析技術(shù)對采集到的圖像進行分析，利用機器視覺代替人眼，準確性和穩(wěn)定性都大大提高，企業(yè)的智能化水平和自動化水平得到極大的提升，能夠最收集到的信息自動快速分析，系統(tǒng)根據(jù)判斷標準進行分析判定，能在短時間內(nèi)正確處理大量產(chǎn)品信息，并且沒有疲勞的問題，極大提高了企業(yè)的工作效率，從長遠看，對企業(yè)的發(fā)展有利。

其次，機器視覺檢測技術(shù)，對產(chǎn)品自動檢測，有利于控制產(chǎn)品質(zhì)量，提升企業(yè)形象，保護企業(yè)品牌信譽。企業(yè)的產(chǎn)品外包裝代表的是企業(yè)的形象，如果大量有瑕疵的產(chǎn)品流入市場，會讓消費者對這家企業(yè)的實力產(chǎn)生懷疑，進行嚴重影響企業(yè)形象，機器視覺檢測系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠嚴格控制產(chǎn)品包裝的質(zhì)量，將不合格的產(chǎn)品剔除，對企業(yè)的競爭力是一個極大地提升，同時能夠獲得良好的口碑和企業(yè)形象，為企業(yè)帶來經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

企業(yè)要想在市場競爭中不斷發(fā)展，必須提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)競爭力。產(chǎn)品外包裝質(zhì)量也是企業(yè)競爭力的一種，精美合格的外包裝對企業(yè)的品牌形象和企業(yè)競爭力有重要影響，企業(yè)必須在產(chǎn)品外包裝上下功夫，采取措施減少產(chǎn)品包裝缺陷，將精美合格的產(chǎn)品投入市場。機器視覺技術(shù)是通過圖像處理技術(shù)，由系統(tǒng)對采集到的圖像進行分析、判斷，最后得出結(jié)果的一種先進技術(shù)，智能化和自動化水平極高，對產(chǎn)品判斷準確度較高，同時還有很多的輔助功能實現(xiàn)對圖像的準確判斷，系統(tǒng)參數(shù)可以由工程師設(shè)定，操作簡單、界面清晰，能夠節(jié)約很多的系統(tǒng)資源，為廣大企業(yè)產(chǎn)品外觀檢測提供了保障?？傊瑱C器視覺技術(shù)在產(chǎn)品外觀檢測上的應(yīng)用，有力地控制了企業(yè)產(chǎn)品外包裝的質(zhì)量，對企業(yè)品牌形象是一種極大的提升，這種技術(shù)的應(yīng)用滿足了制造行業(yè)發(fā)展的需求。

[1]李景彬,坎雜,江英蘭,張若宇,王麗紅,楊炳政．基于機器視覺的脫絨棉種外觀質(zhì)量檢測裝置的研究[J]．石河子大學學報(自然科學版),2006,06:761-764．

[2]劉國平,李中一,高波．機器視覺技術(shù)在煙草條煙拉線外觀質(zhì)量檢測中的應(yīng)用[J]．上海計量測試,2008,06:23-26．

[3]劉成海,鄭先哲,葉斌,劉柏青．機器視覺技術(shù)在稻米外觀品質(zhì)檢測中的應(yīng)用與展望[J]．東北農(nóng)業(yè)大學學報,2008,06:128-131．

[4]康存鋒,周明輝,馬春敏,黃旭東,費仁元．機器視覺技術(shù)在彩色印刷品質(zhì)量在線檢測中的應(yīng)用[J]．包裝工程，2010,21:88～91．

[5]姜超,游福成,王惠華,張董,李明．基于機器視覺的LED印刷電路質(zhì)量檢測技術(shù)[J/OL]．北京印刷學院學報,2016(04)．

[6]段錚昱,文生平．基于機器視覺的電子產(chǎn)品外觀表面缺陷檢測方法研究[J]．計算機測量與控制,2014,04:1009-1011．

TP391.41

A

1671-0711（2017）10（上）-0081-02

項目資助：安徽省高校自然科學研究重點項目編號KJ2017A781；2015年院級質(zhì)量工程項目編號gf2015MOOC06。