基于電鍍產(chǎn)品表面缺陷檢測系統(tǒng)研究

黃東陽

（南安市質(zhì)量計(jì)量檢測所 福建泉州 362300）

1 引言

電鍍產(chǎn)品的表面缺陷屬于外在缺陷，傳統(tǒng)的表面缺陷檢測方法是基于人工目視逐一檢測方法，通過人眼來判斷工件表面是否存在缺陷。這種方法由于勞動(dòng)強(qiáng)度大，誤檢率高，極大地限制了生產(chǎn)效率的提高和產(chǎn)品質(zhì)量的提升。對(duì)于細(xì)小缺陷或者特征不明顯的缺陷，有的需要在強(qiáng)光照條件下進(jìn)行檢測，人眼難以識(shí)別，并且加劇人的疲勞，同時(shí)檢測結(jié)果受品管員主觀因素的影響比較大，會(huì)帶來不穩(wěn)定因素。因此研發(fā)出快速、準(zhǔn)確的電鍍產(chǎn)品表面缺陷自動(dòng)檢測設(shè)備，這對(duì)水暖行業(yè)的發(fā)展具有非常重要的價(jià)值和意義。

2 電鍍產(chǎn)品的缺陷類型

電鍍產(chǎn)品表面缺陷是指在精拋光完成后，產(chǎn)品表面仍然存在不符合電鍍品外觀標(biāo)準(zhǔn)要求的缺陷。產(chǎn)品缺陷檢測就是在產(chǎn)品精拋光之后、包裝之前這兩道工序之間進(jìn)行在線實(shí)時(shí)的檢測，將有外觀缺陷的產(chǎn)品挑選出來，以方便進(jìn)行返工或者報(bào)廢處理。通常電鍍產(chǎn)品表面存在的缺陷主要有：劃痕、裂紋、沙眼等。

3 電鍍產(chǎn)品表面缺陷自動(dòng)檢測系統(tǒng)

3.1 機(jī)器視覺系統(tǒng)組成

機(jī)器視覺系統(tǒng)主要由圖像采集、圖像處理、結(jié)果輸出等3部分組成，機(jī)器視覺的核心是圖像處理技術(shù)，圖像處理技術(shù)主要包括圖像預(yù)處理技術(shù)、感興趣區(qū)域提取、圖像閾值化等。

3.2 檢測的主要流程

電鍍產(chǎn)品表面缺陷種類很多，本文主要針對(duì)沙眼、劃痕，裂紋等，研究圖像處理算法并實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品缺陷的檢測缺陷識(shí)別。先對(duì)產(chǎn)品的缺陷進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理，去掉非特征的區(qū)域，并使圖像的特征表現(xiàn)出來，然后算出特征區(qū)域的閾值和設(shè)定閾值做比較，確定產(chǎn)品是否合格。

3.2.1 圖像獲取

照明通常有兩種方式：直射和漫射。漫反射時(shí)，光在各方向的光照強(qiáng)度一致。直接照射時(shí)，光源發(fā)出的光集中在很窄的空間范圍內(nèi)。本文檢測的對(duì)象是環(huán)形產(chǎn)品電鍍產(chǎn)品表面是鍍鉻層，其表面缺陷可以分成有好幾種，所以為了最大程度的體現(xiàn)出產(chǎn)品表面缺陷輪廓邊緣，選擇合理的光源對(duì)于缺陷檢測系統(tǒng)尤為重要。由于缺陷檢測面積小，各種缺陷通常都不太明顯的情況下，采用明場照明方式下，難以得到理想的缺陷圖像，因此本檢測系統(tǒng)采用環(huán)形LED燈，暗視場照明方式，環(huán)形光與產(chǎn)品表面所成的角度小，這樣被檢測物體的缺陷能被增強(qiáng)圖像顯示更清晰。

3.2.2 閾值分割

采集到的圖像不能全面顯示出電鍍產(chǎn)品表面的信息。為了得到較為完整的產(chǎn)品表面的信息，應(yīng)對(duì)圖像分割。本系統(tǒng)采用最大方差閾值分割法。前景與背景的分割閾值用T表示，則有：

ω1-前景點(diǎn)數(shù)占圖像比例，μ1-平均灰度；ω2-背景點(diǎn)數(shù)占圖像比例，μ2-平均灰度；μ-總平均灰度

最大方差閾值分割法是一種很實(shí)用圖像閾值分割方法。它具有分割準(zhǔn)確、運(yùn)算簡單、速度快等優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本文所列舉的劃痕、沙眼，裂紋缺陷的產(chǎn)品，它能夠分割出完整的缺陷信息（如圖1）。

圖1

3.2.3 區(qū)域參數(shù)計(jì)算

得到電鍍產(chǎn)品表面缺陷圖像的輪廓跟蹤圖后，可以計(jì)算區(qū)域的各種特征參數(shù)，即缺陷的形狀特征面積參數(shù)，通過缺陷的面積這個(gè)缺陷特征量來跟系統(tǒng)設(shè)定閾值進(jìn)行比較，超過閾值則判定不合格。

3.2.4 閾值確定

精度分析，工件規(guī)格為D10×4×1（mm）的圓環(huán)形工件的圖像占36000個(gè)像素，每個(gè)像素的實(shí)際尺寸為：

本系統(tǒng)通過大量的實(shí)驗(yàn)，最終確定工件規(guī)格為D10×4×1（mm）的環(huán)形工件缺陷的判斷面積閾值為50像素。

3.2.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

選取10個(gè)表面鍍鉻規(guī)格D10×4×1（mm）的環(huán)形產(chǎn)品，進(jìn)行檢測。實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如表1。

4 結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用電鍍產(chǎn)品表面缺陷檢測系統(tǒng)，能有效檢測出產(chǎn)品出現(xiàn)的沙眼、劃痕，裂紋等缺陷。為了使系統(tǒng)成功地應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，還需現(xiàn)場因素做具體分析，進(jìn)而為企業(yè)帶來更好的生產(chǎn)效率。

表1