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机器视觉工业缺陷检测的详细介绍看完就知道了

返回列表作者:林阳机器视觉解决 发布日期: 2020.07.23 浏览:130

  视觉工业检测大体分为工件尺寸测量与定位,和表面缺陷检测,及各种Logo标识的检测与识别等。尺寸测量主要是检测物体的长、宽、高,比较常见主要是物体的二维尺寸(宽和高)检测。

  表面缺陷检测主要是物体表面局部物理或者化学性质不均匀的区域,比较常见的有金属或者塑料制品表面的划痕(如:手机壳/屏幕表面的划痕)、斑点和孔洞(如:PCB板漏了焊点或者表面多了焊点),纸张表面的色差、脏污点、破损,纸制品表面的压痕、凸起,玻璃等非金属制品表面的杂质、破损、污点、平整度等。Logo标识的检测与识别,主要是Logo标识印刷是否正确、是否完整。

机器视觉检测应用

  视觉检测系统基本组成主要包括图像的获取、图像的处理分析、数据管理及人机交互(也有的分为光源、相机、镜头、图像采集卡、视觉处理系统等五个部分)。其中图像的获取模块,硬件部分主要包括照明光源、相机、镜头、图像采集卡等。图像的处理分析,软件算法部分主要包括图像的预处理与检测处理,预处理对图像数据进行加工,使我们需要的图像特征更加明显;检测处理是根据图像特征对损伤、尺寸进行检测。数据管理及人机交互,对于检测到的物体是否合格,以及去向根据实际需要做相应的处理。

  一、硬件选型

  1、光源的选择

  光源是基础,打光是艺术。一个好的打光效果,基本决定了视觉检测成功的一大半。

  光源的合理性选择,直接影响了输入图像数据的质量与应用效果。针对每个不同的应用案例与环境,需要选择相应的光源与合理的照明方式,以求达到 好的应用效果。

  (1)光源可分为可见光和不可见光。

  常用的几种可见光源有LED灯、萤光灯、卤素灯(光纤光源)、特殊光源。

  LED 灯:

  • 使用寿命约10000-30000小时。

  • 可以使用多个LED达到高亮度,同时可组合不同的形状;

  • 响应速度快,波长可以根据用途选择,制成不同的颜色。

  萤光灯:

  • 使用寿命大约1500-3000小时;

  • 优点:扩散性好、适合大面积均匀照射;

  • 缺点:响应速度慢,亮度较暗。

  光纤卤素灯:

  • 使用寿命大约1000小时;

  • 优点:亮度高;

  • 缺点:响应速度慢,几乎没有光亮度和色温的变化。

  (2)按照射方式不同可分为背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。

  背向照明是被测物放在光源和摄像机之间,它的优点是能获得高对比度的图像,图像效果为黑白分明的被测物轮廓,常用于尺寸测量;

  前向照明是光源和摄像机位于被测物的同侧,这种方式便于安装,主要用于检测物体表面的重要细节特征、缺陷和划痕。

  结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上,根据它们产生的畸变,解调出被测物的三维信息。

  频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上,摄像机拍摄要求与光源同步。

  (3)按照照明方式可分为穹形光源、环形光源、平行光源、同轴光源、点光源、低角度光源、线光源、光栅等。

  选择光源的角度:根据期望的图像效果,选择不同入射角度的光源。

  穹形光源,主要用于球型或曲面物体的缺陷检测、不平坦的光滑表面字符的检测、金属或镜面的表面检测。如玻璃瓶、滚珠、小工件表面、塑料或铝制容器等。

  环形光照射,多用于集成电路料带与管脚字符、金属工件刻印字符、光滑表面划痕、瓶口尺寸或裂痕、平面工件表面质量检测。

  条形光源(可控照明,红色,蓝色,绿色单色光源)也叫条形灯是一种从侧面打光的照明光源,常用的角度是45度,也有更小的角度。侧光灯可以避免正面照射产生的强烈反光,同时还可以对边缘部分实现高亮的照明。是一种在尺寸测量、外观检测方面应用 广泛的一种照明方式。常用于:LCD缺陷的检测、包装文字检测、包装膜破损检测、纸张质量检测、常规印刷质量检测、制造物裂纹的检测、电子部件的形状识别和大小的测量、各种线阵检测等。

  同轴光照射,图像效果为明亮背景上的黑色特征,用于反光厉害的平面物体检测,能够加强有差异角度的表面特征,增强表面纹理(划痕、凹陷、压印),减少阴影。如金属、玻璃等光洁表面的划痕和瑕疵检测,芯片和硅片的破损检测、金属件上的冲压字符检测、线路板焊点与符号、集成电路的管脚字符检测等。

  高角度照射,图像整体较亮,适合表面不反光物体;

  低角度照射,图像背景为黑,特征为白,可以突出被测物轮廓及表面凹凸变化;

  多角度照射,图像整体效果较柔和,适合曲面物体检测;

  (a)考虑光源颜色和背景颜色:

  使用与被测物同色系的光会使图像变亮(如:红光使红色物体更亮);使用与被测物相反色系的光会使图像变暗(如:红光使蓝色物体更暗、用蓝光照射黄色物体,呈现黑色)。

  波长越长,穿透能力越强;波长越短,扩散能力越强。红外的穿透能力强,适合检测透光性差的物体,如棕色口服液杂质检测。紫外对表面的细微特征敏感,适合检测对比不够明显的地方,如食用油瓶上的文字检测。

  (b)选择光源的形状和尺寸:

  主要分为圆形、方形和条形。通常情况下选用与被测物体形状相同的光源, 终光源形状以测试效果为准。光源的尺寸选择,要求保障整个视野内光线均匀,略大于视野比较好。

  (c)选择是否用漫射光源:

  如被测物体表面反光, 好选用漫反射光源。多角度的漫射照明使得被测物表面整体亮度均匀,图像背景柔和,检测特征不受背景干扰。

机器视觉检测光源
机器视觉表面字符检测识别

  A、如何评价一个光源的好坏?

  1) 对比度

  对比度对机器视觉来说 重要。机器视觉应用的照明的 重要的任务就

  是使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生 大的对比度,从而易

  于特征的区分。对比度定义为在特征与其周围的区域之间有足够的灰度量区别。

  好的照明应该能够保证需要检测的特征突出于其他背景。

  2) 鲁棒性

  鲁棒性就是对环境有一个好的适应。好的光源需要在实际工作中与其在实

  验室中的有相同的效果 。

  3) 亮度

  当选择两种光源的时候, 佳的选择是选择更亮的那个。光源的亮度不够,

  必然要加大光圈,从而减小了景深 。

  4) 均匀性

  均匀性是光源一个很中要的技术参数。均匀性好的光源使系统工作稳定 。

  5) 可维护性

  可维护性主要指光源易于安装,易于更换 。

  6) 寿命及发热量

  光源的亮度不易衰减过快,这样会影响系统的稳定,增加维护的成本 。发

  热量大的灯亮度衰减快,光源的寿命也会受到很大影响。

  B、如何依靠光源增强图像对比度?

  使用相同颜色的光或相近颜色的光源照射可以使被照射部分变亮;

  使用相反颜色的光或相近颜色的光源照射可以使被照射部分变暗。

  不同的波长,对物质的穿透力(穿透率)不同,波长越长,对物体的穿透力

  愈强,波长越短,对物质表面的扩散率愈大。

  C、选光源的一些技巧

  需要前景与背景更大的对比度,可以考虑用黑白相机与彩色光源

  环境光的问题,尝试用单色光源,配一个滤镜

  闪光曲面,考虑用散射圆顶光

  闪光,平的,但粗糙的表面,尝试用同轴散射光

  看表面的形状,考虑用暗视场(低角度)

  检测塑料的时候,尝试用紫外或红外光

  需要通过反射的表面看特征,尝试用低角度线光源(暗视场)

  单个光源不能有效解决问题时考虑用组合光源

  频闪能够产生比常亮照明 20 倍强的光

  几种常用的打光实例:

机器视觉字符检测识别
颜色检测识别

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