案例系列：尺寸和缺陷視覺檢測(cè)

          系統(tǒng)產(chǎn)品概述：                                                                                                                                                                                                                    

           機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)就是工業(yè)相機(jī)替代人眼睛去完成識(shí)別、測(cè)量、定位等功能。視覺檢測(cè)系統(tǒng)一般有圖像采集和處理系統(tǒng)組成，可替代人工完成條碼字符、裂痕、包裝外觀、表面特性、凹凸缺陷、二維及三維形狀、樣色等檢測(cè)，使用視覺檢測(cè)系統(tǒng)能有效的提高生產(chǎn)流水線的檢測(cè)速度及精度，大大提高產(chǎn)量和質(zhì)量，降低人工成本，同時(shí)防止人為因素產(chǎn)生的誤判漏判等。

           根據(jù)本項(xiàng)目檢測(cè)的缺陷特點(diǎn)及工作環(huán)境，采用雙光源配合相機(jī)完成具有突出特點(diǎn)的圖片源的采集，通過機(jī)器視覺處理系統(tǒng)完成缺陷檢測(cè)。

          視覺檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖：                                                                                                                                                                                                

            客戶要求檢測(cè)要素及特點(diǎn)
                       檢測(cè)要素：

                       零件高度h；
                       零件柱體部分直徑?；
                       表面缺陷；

             檢測(cè)主要指標(biāo)：
                       檢測(cè)速度：100個(gè)/分鐘；
                       柱體直徑：6～30mm，精度5um；
                       高度：8～35mm，精度10um；
            檢測(cè)流程及方法：                                                                                                                                                                                                        
           流程圖：

            流程簡(jiǎn)介：
                       圖像采集：進(jìn)入檢測(cè)工位時(shí)，由兩個(gè)光源配合相機(jī)分別采集兩組不同的圖片，便于 后續(xù)準(zhǔn)確檢測(cè)該   零件的缺陷和尺寸。
                       圖像預(yù)處理：因?yàn)闄z測(cè)設(shè)備所在的工作環(huán)境和條件惡劣，會(huì)造成圖像采集的干擾和失真，為了滿足后續(xù)圖像處理算法的要求，需要進(jìn)行初步處理。
                       標(biāo)定校正：圖像采集過程中通過鏡頭和相機(jī)獲得的零件的投影總會(huì)存在畸變，實(shí)際物體所處的實(shí)際坐標(biāo)空間和圖像坐標(biāo)空間不一致，會(huì)導(dǎo)致零件圖片尺寸不能體現(xiàn)物體真實(shí)尺寸，為了能準(zhǔn)確檢測(cè)物體，需要通過標(biāo)定校正完成這 個(gè)工作。
                       零件定位：圖片采集過程中因?yàn)楸尘暗挠绊懣赡軙?huì)導(dǎo)致邊沿部分尺寸檢測(cè)出現(xiàn)誤差，所以需要進(jìn)行重新定位。
                       零件尺寸檢測(cè)：如果尺寸檢測(cè)合格后，再進(jìn)入缺陷檢測(cè)流程并自動(dòng)分類放置，否則進(jìn)入不合格品分類存放。
                       零件缺陷檢測(cè)： 通過對(duì)采集圖片通過算法進(jìn)行缺陷判定，如果缺陷超過設(shè)定閥值，判為不良品，則通過平臺(tái)自動(dòng)分類放置。
                       檢測(cè)數(shù)據(jù)處理：根據(jù)客戶的要求，可建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)完成檢測(cè)零件的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并保存相應(yīng)的數(shù)據(jù)供    查詢。

            零件圖片源采集結(jié)構(gòu)布局：

                       表示缺陷檢測(cè)擋斷開關(guān)
                       表示尺寸檢測(cè)擋斷開關(guān)
                       表示磁盤選擇開關(guān)
            通過控制尺寸檢測(cè)擋斷開關(guān)控制平行光源，完成被 測(cè)零件的一次拍照；控制缺陷檢測(cè)擋斷開關(guān)控制 缺陷補(bǔ)光，完成被測(cè)零件的表面至少四次拍照； 開關(guān)間距和斜面角度根據(jù)檢測(cè)精度和速度進(jìn)行設(shè)計(jì)。                    

            圖片源采集方案特點(diǎn)：
                       零件檢測(cè)精度受兩方面因素影響：
                                  圖片源的采集方案和設(shè)備精度：該方案的光源選擇和方案設(shè)計(jì)既考慮了尺寸和缺陷檢測(cè)的精度，同時(shí)也考慮了機(jī)械機(jī)構(gòu)的合理性及后期使用維護(hù)的方便性；鏡頭的光學(xué)分辨率和相機(jī)分辨率是 直接影響檢測(cè)精度的硬件條件，將在后面進(jìn)行分析方案的可行性。
                                  圖片源的處理系統(tǒng)方案：客戶僅要求檢測(cè)圓柱體表面三個(gè)不同位置（前端、中部和后端）的直 徑，但我公司設(shè)計(jì)的上述圖片源采集方案可以檢測(cè)圓柱表面多個(gè)位置的直徑，提高了尺寸檢測(cè)的精度。        

           方案評(píng)估：                                                                                                                                                                                                                            

           根據(jù)客戶的檢測(cè)指標(biāo)要求，從檢測(cè)精度和檢測(cè)速度進(jìn)行指標(biāo)評(píng)估：
                      尺寸檢測(cè)精度：據(jù)客戶要求的零件最大直徑按照30mm計(jì)算，柱體尺寸檢測(cè)精度是5um，高度最大35mm計(jì)算,檢測(cè)精度是10um。如圖3示圖片采集結(jié)構(gòu)布局相機(jī)1選擇2900萬(wàn)的CCD相機(jī)（6576×4384）。
直徑按照最大30mm計(jì)算，所選相機(jī)1的精度可達(dá)：30mm / 6576 ≈ 4.56um，直徑檢測(cè)精度已經(jīng)滿足要求；高度檢測(cè)按照最大35mm計(jì)算，所選相機(jī)1的精度可達(dá)：35mm / 4385≈ 7.98um ，高度檢測(cè)精度已經(jīng)滿足要求。                         

                     綜述：相機(jī)1可滿足尺寸檢測(cè)指標(biāo)。
                     缺陷檢測(cè)精度：如圖3示圖片采集結(jié)構(gòu)布局相機(jī)2選擇500萬(wàn)的CCD相機(jī)（2448 ×2050）。據(jù)客戶要求的零件最大直徑按照30mm計(jì)算，缺陷裂紋按照50um計(jì)算，檢測(cè)表面是零件滾動(dòng)一圈的周長(zhǎng)約是94mm，考慮余量取100mm，要求相機(jī)2精度達(dá)：100mm / 2448≈ 40.85um精度已經(jīng)滿足要求。

                      綜述：相機(jī)2可滿足缺陷檢測(cè)指標(biāo)。
                     檢測(cè)速度：假設(shè)檢測(cè)速度100個(gè)/分鐘，滾動(dòng)一周需要時(shí)間0.6s，除去時(shí)間間隔取0.5s，零件滾動(dòng)速度是200mm/s。按照最大30mm零件表面缺陷檢測(cè)的精度和檢測(cè)速度要求，充分考慮各種因素影響，結(jié)合檢測(cè)精度和運(yùn)動(dòng)圖像采集拍照的最嚴(yán)格曝光時(shí)間計(jì)算得要求相機(jī)2的曝光時(shí)間必須滿足：t≤ 51.06us。我們選擇的相機(jī)2曝光時(shí)間最小達(dá) t= 7us ，已經(jīng)滿足要求。根據(jù)檢測(cè)速度要求相機(jī)2的幀率大于6.7fps，我們選擇相機(jī)2的幀率可達(dá)20fps，已經(jīng)滿足要求。

                     綜述：相機(jī)2可滿足速度檢測(cè)指標(biāo)。
按照最大30mm零件尺寸，檢測(cè)速度100個(gè)/分鐘，充分考慮各種實(shí)際生產(chǎn)的情況下，要求相機(jī)1的幀率大于3.3fps，選擇相機(jī)1的幀率可達(dá)6.2fps。充分結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)的情況下，要求相機(jī)1的曝光時(shí)間滿足t≤19.01us。而相機(jī)1的曝光時(shí)間最小可達(dá)t= 6us，已經(jīng)滿足要求。

                    綜述：相機(jī)1可滿足速度檢測(cè)指標(biāo)。
          綜述：通過對(duì)客戶要求的尺寸檢測(cè)精度、缺陷檢測(cè)要素及檢測(cè)速度等關(guān)鍵性指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估，方案是可行的，選擇的相機(jī)等關(guān)鍵性設(shè)備可以滿足要求。