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關于機器視覺工業缺陷檢測的一些事
加載中... 2021.03.05

在生產過程中,產品表面易產生劃痕、劃痕、輥印、凹坑、粗糙、起皺等外觀缺陷,目前靠人工檢測已不能滿足工藝及精度要求。利用工業視覺檢測技術原理進行工業缺陷檢測。

一般機器視覺系統:相機、鏡頭、光源、運動系統。

視覺工業檢測一般分為工件尺寸測量與定位、表面缺陷檢測、各種Logo標記的檢測與識別。

尺寸測量主要是檢測物體的長、寬、高,比較常見主要是物體的二維尺寸(寬和高)檢測。

表面缺陷檢測的主要是對物體表面部分的物理或化學性質不勻稱的區域,比較常見的有金屬或塑料制品表面的劃痕(例如:手機外殼/屏幕表面的劃痕)、斑點和孔洞(例如:PCB板表面的漏焊或多重焊)、紙張表面的色差、污漬、破損、壓痕、凸起、非金屬產品表面的雜質、破損、污漬、光滑等等。

Logo標識的檢測與識別,主要是Logo標識印刷是否正確、是否完整。

視覺檢測系統的基本組成部分主要包括圖像采集、圖像處理與分析、數據管理和人機交互(其中部分分為攝像頭、光源、鏡頭、圖像采集卡和視覺處理系統五個部分)。在圖像獲取模塊中,硬件部分主要包括光源,相機,鏡頭,圖像采集卡等。圖像的處理分析,軟件算法部分主要包括圖像的預處理與檢測處理,預處理對圖像數據進行加工,使我們需要的圖像特征更加明顯;檢測處理是根據圖像特征對損傷、尺寸進行檢測。數據管理和人機交互,檢測對象是否合格,根據實際需要去哪里。

一、硬件選型

1、光源的選擇

光源是基礎,打光是藝術。一個好的打光效果,基本決定了視覺檢測成功的一大半。

合理選擇光源,直接影響輸入圖像數據的質量和應用效果。針對每個不同的應用案例與環境,需要選擇相應的光源與合理的照明方式,以求達到最好的應用效果。

1)光源可分為可見光和不可見光。

常用的幾種可見光源有LED燈、螢光燈、鹵素燈(光纖光源)、特殊光源。

LED燈:

  1. 壽命大約為10000-30000小時。
  2. 多個發光二極管可以實現高亮度,不同形狀可以同時組合;
  3. 反應速度快,可根據需要選擇波長,可制作各種顏色。


螢光燈:

  1. 使用壽命大約15003000小時;
  2. 優勢:擴散性好,適宜大面積均勻照射;
  3. 缺點:反應遲鈍,色澤暗淡。


光纖鹵素燈:

  1. 使用壽命大約1000小時;
  2. 優點:亮度高;
  3. 缺陷:響應速度慢,光亮度和色溫變化不大。

2)按照射方式不同可分為背向照明、前向照明、結構光和頻閃光照明等。

背光是將被測物體放置在光源和攝像機之間。其優點是可以獲得高對比度的圖像,圖像效果是被測物體的黑白輪廓,常用于尺寸測量;

前向光是光源和攝像機位于被測物的同側,這種方法安裝方便,主要用于探測物體表面的細節、缺陷和劃痕等。

結構性照明就是在被測物體上投射光柵或線束等光源,根據它們產生的畸變來解調被測物體的三維信息。

頻閃照明是將高頻光脈沖照射到物體上,相機拍攝需要與光源同步進行。

3)按照照明方式可分為穹形光源、環形光源、平行光源、同軸光源、點光源、低角度光源、線光源、光柵等。

選取光源角度:根據所期望的影像效果,選取不同角度的光源。

穹形光源,主要用于球型或曲面物體的缺陷檢測、不平坦的光滑表面字符的檢測、金屬或鏡面的表面檢測。如玻璃瓶、滾珠、小工件表面、塑料或鋁制容器等。

環形光照射,多用于集成電路料帶與管腳字符、金屬工件刻印字符、光滑表面劃痕、瓶口尺寸或裂痕、平面工件表面質量檢測。

條形光源(可控照明,紅、藍、綠單色光源)又稱條形燈,是從側面照明的一種照明光源。常用的角度是45度,還有一個更小的角度。側燈可以避免正面照明造成的強烈反射,同時突出邊緣。在尺寸測量、外觀檢測等方面都是應用十分廣泛的照明方式。常用于:LCD缺陷檢測、包裝文字檢測、包裝膜破損檢測、紙張質量檢測、常規印刷質量檢測、制造裂紋檢測、電子元器件形狀識別和尺寸測量、各種線陣檢測等。

采用同軸光照射,圖像效果為明亮背景上的黑色特征,可用于檢測反射嚴重的平面物體,強化不同角度的表面特征,增強表面紋理(劃痕、凹陷、印痕),減少陰影。例如對金屬、玻璃等光潔表面的劃痕和瑕疵的檢測,對芯片和硅片的損壞的檢測,對金屬零件的沖孔檢測,對線路板的焊點和符號的檢測,對集成電路的管腳的檢測。

高角度照射,整個圖像明亮,適合表面不反光的物體;

低角照射,圖像背景為黑色,特征為白色,能突出物體輪廓和表面凹凸變化;

多角度照明,整體圖像效果柔和,適合曲面物體檢測;

 

a>考慮光源顏色和背景顏色:

使用與被測物體同色的光會使圖像變亮(例如紅光使紅色物體變亮);使用與被測物體顏色系統相反的光會使圖像變暗(例如,紅光會使藍色物體變暗,藍光會照亮黃色物體使其呈現黑色)。

波長越長,穿透能力越強;波長越短,擴散能力越強。紅外線穿透性強,適用于檢測透光率差的物體,如棕色口服液中的雜質。紫外線對表面細微特征比較敏感,適合檢測對比度不夠明顯的地方,比如食用油瓶子上的文字檢測。

 

b>選擇光源的形狀和尺寸:

主要分為圓形、方形和條形。一般選用與被測物體形狀相同的光源,光源形狀以測試效果為準。光源的大小選擇要保證整個視野內的光線對稱,最好比視野稍大一些。

 

b>選擇是否用漫射光源:

如果被測物體表面反射,最好選擇漫反射光源。多角度漫射照明使被測物體表面整體亮度均勻,圖像背景柔和,檢測特征不受背景干擾。
 

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