機(jī)器視覺(jué)外觀瑕疵檢測(cè)原理詳解

瑕疵模式的原理

分割

圖像傳感器利用攝像元件 CCD 的每個(gè)像素的濃度（明暗） 數(shù)據(jù)，根據(jù)濃度的變化來(lái)檢測(cè)瑕疵或邊緣部?？紤]到處理全部像素?cái)?shù)據(jù)所需時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，同時(shí)一些不必要的噪點(diǎn)數(shù)據(jù)會(huì)影響檢查的結(jié)果，因此在本公司生產(chǎn)的 CV 系列中，采用由數(shù)個(gè)像素構(gòu)成的小“分割”的平均濃度，通過(guò)與周?chē)钠骄鶟舛冗M(jìn)行對(duì)比的方法來(lái)檢測(cè)瑕疵。

計(jì)算由四個(gè)像素構(gòu)成的分割的平均濃度，然后與周?chē)指畹钠骄鶟舛冗M(jìn)行比較。
上圖中，在紅線標(biāo)出的分割內(nèi)檢測(cè)到瑕疵。

瑕疵模式算法（各分割與周?chē)指钸M(jìn)行比較和計(jì)算的方法）

下面介紹 CV 系列中瑕疵測(cè)量模式的算法。

檢測(cè)原理 （檢測(cè)方向?yàn)閄）

在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，將任何尺寸的小區(qū)域（分割）移動(dòng)其分割大小的 1/4 量的同時(shí)，進(jìn)行平均濃度的測(cè)定。

在包括當(dāng)前分割（右圖(1)95的位置））在內(nèi)的檢測(cè)方向4 分割中，測(cè)量最大濃度和最小濃度。該值就是當(dāng)前分割的"瑕疵等級(jí)"。

瑕疵等級(jí)超過(guò)了設(shè)定臨界值時(shí)，將該當(dāng)前分割作為瑕疵進(jìn)行計(jì)數(shù)。該計(jì)數(shù)值則作為"傷量"檢查結(jié)果。

之后，在區(qū)域內(nèi)每次以一定的移動(dòng)量移動(dòng)當(dāng)前分割時(shí)重復(fù)以上(1)～(3)步驟。

指定檢測(cè)方向?yàn)閄Y（二維）時(shí)的處理方法

以XY為檢測(cè)方向時(shí)，對(duì)于包括當(dāng)前分割在內(nèi)的 X、Y方向的各 4個(gè)分割（共計(jì)16個(gè)分割），計(jì)算最大濃度與最小濃度的差值。

通過(guò)比較周?chē)?4 個(gè)分割 （而不僅是相鄰 2 個(gè)分割） 的濃度，可以檢測(cè)出微小的濃度變化（ 瑕疵）。

瑕疵模式的原理 總結(jié)

瑕疵模式，是借助“段”這種由幾個(gè)像素組成的小單位，與周?chē)M(jìn)行分段比較，將濃度變化點(diǎn)檢測(cè)為瑕疵或污點(diǎn)的模式。通過(guò)分段處理，可以在降低干擾影響的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速性，通過(guò)將多個(gè)候選項(xiàng)與周?chē)芜M(jìn)行比較，可使過(guò)去難以實(shí)現(xiàn)的對(duì)“微小瑕疵”、“輕薄污點(diǎn)”等的檢測(cè)成為可能。

瑕疵模式的優(yōu)化設(shè)置方法

最佳分割尺寸

下面介紹瑕疵檢查的優(yōu)化設(shè)置方法。
通過(guò)調(diào)整分割尺寸，可以優(yōu)化檢測(cè)敏感度及處理時(shí)間。

右表所示的試驗(yàn)結(jié)果表示的是分割尺寸不同時(shí)，瑕疵水平與處理時(shí)間之間的變化關(guān)系（使用本公司生產(chǎn)的 CV-3000）。

分割尺寸與檢測(cè)對(duì)象的尺寸基本相同時(shí)，瑕疵水平達(dá)到最大值。換言之，將分割尺寸設(shè)為實(shí)際檢測(cè)對(duì)象的尺寸是一種同時(shí)兼顧檢測(cè)敏感度與處理時(shí)間的設(shè)置。

最佳分割尺寸=瑕疵大?。╩m）×Y方向像素?cái)?shù)量/Y方向視野（mm）

例如：瑕疵尺寸為 2mm、視野為120mm（ 方形）、采用24萬(wàn)像素照相機(jī)（Y方向 480像素）。
則：2×480÷120=分割尺寸8

適于圖像的分割移動(dòng)量/ 比較間隔的設(shè)置

瑕疵模式的兩個(gè)參數(shù)——移動(dòng)量及比較間隔可以決定進(jìn)行濃度比較時(shí)的分割移動(dòng)距離。

通過(guò)調(diào)整這些參數(shù)，可以更好地檢測(cè)“ 小尺寸瑕疵”、“ 顏色較淺的污跡”等有特點(diǎn)的瑕疵·污跡。

檢測(cè)小尺寸瑕疵時(shí)，應(yīng)該將移動(dòng)量及比較間隔均設(shè)為較小的值，以便進(jìn)行細(xì)致比較。
檢測(cè)顏色較淺的污跡時(shí)，需要將移動(dòng)量及比較間隔均設(shè)為較大的值，以便在更大的范圍內(nèi)進(jìn)行比較。

總之，為了得到良好的檢測(cè)效果，應(yīng)該根據(jù)瑕疵·污跡的種類(lèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置。

瑕疵模式最佳設(shè)定方法 總結(jié)

通過(guò)調(diào)整最佳段大小和移動(dòng)量/比較間隔設(shè)定，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的檢測(cè)最佳化。最佳設(shè)定，就是將段大小設(shè)定為和瑕疵/污點(diǎn)同樣的大小，并根據(jù)瑕疵/污點(diǎn)的大小和濃度，設(shè)定移動(dòng)量和比較間隔。

圓周方向瑕疵檢查的原理

對(duì)于 PET 瓶、軸承、O圈等圓形的工件，應(yīng)根據(jù)其曲線的外形制定適宜的外觀檢查方法。

這里，我們采用了利用程序進(jìn)行“極座標(biāo)轉(zhuǎn)換”的方法。
將圓弧形的窗口（檢查區(qū)域）轉(zhuǎn)換成方形，通過(guò)對(duì)比圓周及半徑方向上的分割濃度來(lái)檢測(cè)瑕疵。

外觀檢測(cè)/瑕疵模式 總結(jié)

要最大程度發(fā)揮瑕疵模式的作用，請(qǐng)牢記以下3點(diǎn)。

根據(jù)需要檢測(cè)的瑕疵大小，設(shè)定段大小

根據(jù)瑕疵的大小及濃度，設(shè)定移動(dòng)量/比較間隔

根據(jù)工件的形狀，組合預(yù)處理設(shè)定

最后，對(duì)于視覺(jué)系統(tǒng)而言，拍攝清晰的圖像很重要。

來(lái)源：機(jī)器視覺(jué)沙龍

審核編輯：湯梓紅