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基于机器视觉的点胶质量检测方法

作者:康耐德智能 浏览: 发表时间:2020-12-24 08:37:56 来源:网络资源

手机、电脑等电子设备一般通过胶水使其各组件连接,工业生产中一般采用自动点胶机进行点胶,但由于点胶机工艺水平的限制往往会导致不合格品产生,如少胶、断胶、无胶等。如果不能及时检测出这些不合格品,将会严重影响产品的应用性能。


传统的点胶质量检测主要依靠人工进行,不仅耗费大量的人力物力,而且效率低下,检测精度往往不足。随着机器视觉的不断兴起,视觉检测技术已经成为国内外研究的热点。


在点胶行业,针对点胶质量检测过程中,目标物小,缺陷形态复杂,检测效率要求高等特点,本文提出一种基于亚像素边缘检测的[视觉点胶质量检测]方法,通过细化图像边缘像素,结合模板匹配方法,实现更加高效、快速的点胶质量检测。


一个完整的检测系统由硬件和软件两部分组成,硬件部分主要由工业相机、光源、镜头和计算机等部件组成,主要负责采集待检测产品的图像信息。



检测系统实现

1.分别拍摄得到标准合格产品与待检测产品图像;

2.选取标准合格产品图像,对图像进行预处理后划分目标区域( 包含点胶区域和溢胶区域) 并通过亚像素提取法分割点胶区域与溢胶区域;

3.在标准合格产品图像中选定模板区域( 所有产品图像中相同且与目标区域无关的区域) 创建模板进行匹配,并根据匹配结果计算相各待检产品图像与标准合格产品图像间仿射变换矩阵;

4.根据仿射变换矩阵搜索每一待检测产品图像中目标区域;

5.判断待检测产品点胶质量,若不合格,则进一步判断不合格原因。

 

图像预处理

在图像采集的过程中由于环境以及待检测产品自身特性等因素影响,往往会使得采集得到的图像包含噪声,这些噪声的存在往往会对点胶质量检测结果的准确性造成影响。为了解决此类问题,在对待检测产品点胶质量检测前,通常需要对所采集到的图像进行降噪处理。常用的图像噪声处理方法有均值滤波、中值滤波等。由于均值滤波具有运算简单、速度快、降噪效果好等优点而被广泛应用,因此在本文中采用均值滤波去除待检测产品图像噪声,其处理前后结果如图所示。



点胶区域提取

目标区域确定

为准确提取合格产品标准图像中目标区域( 点胶区域与溢胶区域) ,需要在标准合格图像中提取包含目标区域小范围区域。并剔除干扰背景。如图所示。



采用阈值分割方法对目标区域进行图像分割,利用图像在目标与背景处的灰度值差异设置分割阈值,从而实现对图像目标区域的提取。

 

标准合格产品图像目标区域中所包含的区域有点胶区域与溢胶区域,通过轮廓选择以及形态学处理后可初步定位标准合格产品图像中的点胶区域,目标区域中的其他部分即为溢胶区域。

 

亚像素边缘提取

图像是由像素点构成,这些像素决定了图像所呈现出的效果。通过上述图像分割可初步定位标准合格产品图像目标区域中的点胶区域,由于得到的点胶区域( 边缘) 精度也为像素级别,无法适应工业应用中高精度的检测要求,此时就需要提取点胶区域的亚像素精度轮廓。亚像素精度是指在两个相邻像素之间细分,将每个像素分为更小单元,从而在软件层面提高图像分辨率,以满足更高的精度要求。

 

以初定位目标区域中点胶区域的外边界和边界像素中心作为亚像素轮廓点生成图像亚像素边缘。在外界因素及图像噪声等影响下,生成的亚像素轮廓中通常包含伪边缘及不必要轮廓,因此需要根据长度等特征进行区分,得到点胶区域亚像素轮廓。亚像素轮廓的应用,提高了产品点胶质量的检测精度,满足工业使用要求,如图所示。



模板选定与匹配

模板匹配是在待检测产品图像中根据已知的模板图的某种特性进行匹配,从而得到模板图像和待检图像之间的关系。模板匹配不仅可用于物品完整性检测,也可用于物体识别,即区分不同类型物体,是具有代表性的一种图像识别方法。模板匹配方法一般包括灰度值模板匹配和几何特征模板匹配。由于不同产品图像拍摄角度与点胶质量的不同,导致显示在产品图像中胶水宽度、位置均发生变化,因此选用与目标区域无关的模板区域作为模板,进行待检测产品图像与标准合格产品图像匹配对提高检测结果具有重要意义。

 

通过观察如图所示的几种典型待检测产品图像可知,每个图像均包含与目标区域无关的相同区域( 图中红/蓝色框内区域) ,实验表明,选取标准合格产品图像中的任意相同无关区域作为模板,能极大的提高模板匹配的效率。



缺陷检测结果

通过标准合格工件图中的点胶区域、溢胶区域以及得到的刚性仿射变换矩阵确定待检测产品图像中的点胶区域与溢胶区域位置信息,如图所示。



溢胶检测

对经由刚性仿射变换矩阵确定的待检测产品图像溢胶区域,如图所示,通过二值化分割方法判断该区域中是否存在胶水部分,若存在,则表明该产品存在溢胶。

 

其他缺陷检测

对经由仿射变换矩阵确定的待检测产品图像点胶区域,如b图所示,利用二值化分割方法提取待检测胶水区域中白色胶水反光区域及黑色胶水不反光区域,并返回两个区域的联合,通过开闭运算、孔洞填充及联通域联合等一系列图形处理后,根据当前产品面积特征设定合适阈值,并提取待检测图像中胶水区域中面积大于该阈值的区域,若该区域个数大于1即断胶,等于0 即无胶,等于1 则进一步判断是否为少胶。

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