令狐蓉

(中北大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，山西 太原 030051)

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基于VisionPro的橡膠減震墊的缺陷檢測

令狐蓉

(中北大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，山西 太原 030051)

摘要：橡膠減震墊在生產(chǎn)過程中由于工藝原因會形成缺陷，包括氣泡，裂紋，疤痕等等，嚴(yán)重影響了使用，人工肉眼剔除不合格的工件費(fèi)時費(fèi)力。本文提出一種基于VisionPro軟件的非接觸式自動檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)不合格工作的自動分揀。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺；缺陷檢測；VisionPro；橡膠減震墊

機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過CCD或者CMOS相機(jī)等的圖像采集裝置將目標(biāo)物轉(zhuǎn)換成圖像信號，通過圖像傳輸通道將圖像信號輸入圖像處理模塊，得到被攝目標(biāo)的圖像形態(tài)特征，根據(jù)顏色、亮度以及像素分布等信息情況，最終轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；圖像處理模塊是運(yùn)用適當(dāng)?shù)乃惴ɡ缁叶茸儞Q，中值濾波，圖像銳化，圖像增強(qiáng)，邊緣提取等提取清晰準(zhǔn)確并且用戶感興趣的圖像特征，根據(jù)圖像特征進(jìn)而控制其他模塊的動作。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，中國已經(jīng)成為一個制造大國，是全球制造業(yè)的加工中心，先進(jìn)的生產(chǎn)線以及高品質(zhì)的零部件加工需求推動了中國機(jī)器視覺系統(tǒng)的發(fā)展，目前機(jī)器視覺的應(yīng)用已活躍于中國的各個領(lǐng)域包括氣象、天文、交通、安全、醫(yī)藥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、航天、公安、科研等。在人工視覺難以滿足要求的場合或者危險(xiǎn)性較大不適合人工作業(yè)的環(huán)境中，通常用機(jī)器視覺代替人工視覺，機(jī)器視覺系統(tǒng)能提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度。同時在大批量工業(yè)生產(chǎn)中，人工肉眼檢查產(chǎn)品是否合格不僅效率不高而且工人容易疲勞造成差錯，用機(jī)器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度。而且機(jī)器視覺易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)在線檢測[1]、測量[2]的應(yīng)用逐漸廣泛。

工業(yè)機(jī)器視覺系統(tǒng)一般包括：工業(yè)相機(jī)(包括CCD相機(jī)和COMS相機(jī))、鏡頭、光源、圖像處理單元(或圖像捕獲卡)、圖像處理軟件、通訊設(shè)備、輸入輸出單元等。工業(yè)相機(jī)將拍攝目標(biāo)轉(zhuǎn)換為模擬信號或者數(shù)字信號；鏡頭裝在相機(jī)前端，通過聚焦使相機(jī)拍攝到的圖像更加清晰；光源為拍攝物體提供一定的光學(xué)環(huán)境，使拍攝到的物體特征更明顯。相機(jī)與計(jì)算機(jī)接口相連，將圖像信息保存在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，接口可能是USB2.0、IEEEl394、GigE等。

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，受硬件設(shè)備的影響，工藝的影響等等原因，會造成生產(chǎn)的產(chǎn)品不那么完美，甚至有無法正常使用的缺陷，而中國是個勞動密集型的制造大國，每天可以生產(chǎn)大批量工件，這些工件在出廠時必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢測確保產(chǎn)品合格才能推向市場，如果全部靠人工肉眼檢測，不僅需要大量的人工成本，還需要大量的時間，因此，將機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用到缺陷檢測領(lǐng)域就顯得很重要。

1缺陷檢測簡介

缺陷檢測通常是指對物品表面缺陷的檢測，表面缺陷檢測是采用先進(jìn)的機(jī)器視覺檢測技術(shù)，對工件表面的斑點(diǎn)、凹坑、劃痕、色差、缺損等缺陷進(jìn)行檢測。當(dāng)前，國內(nèi)外許多企業(yè)正在做這方面的軟件開發(fā)，根據(jù)工件特性和預(yù)先設(shè)定好的指標(biāo)，通過調(diào)節(jié)參數(shù)達(dá)到自動檢測的目的，能夠準(zhǔn)確定位有缺陷的部位并作出鮮明的標(biāo)識，還可以根據(jù)需要自動分揀、剔除有缺陷的工件。目前缺陷檢測系統(tǒng)應(yīng)用最多的有PCB電路板、玻璃表面、金屬工件表面、紙張表面等對外觀有嚴(yán)格要求又有明確指標(biāo)的物品。

2利用VisionPro進(jìn)行缺陷檢測

本文的橡膠減震墊在生產(chǎn)過程中由于工藝原因會使產(chǎn)品產(chǎn)生缺陷，包括通孔內(nèi)壁的氣泡，孔口毛邊，孔口裂紋，表面疤痕等諸多缺陷。其中氣泡和裂紋是由于拉模工藝造成的，疤痕是由于注膠不慎造成的。批量生產(chǎn)的橡膠件在出廠時必須進(jìn)行檢測，剔除有缺陷的產(chǎn)品，傳統(tǒng)的檢測方式基本上都是人工肉眼識別，檢測極度困難，也增加了成本，不利于資源的合理利用。

本文的缺陷檢測系統(tǒng)是在康耐視VisionPro視覺軟件工具庫的基礎(chǔ)上進(jìn)行的二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)的。VisionPro結(jié)合了基于PC架構(gòu)的新技術(shù)，功能靈活且強(qiáng)大，其工具庫可以滿足所有的視覺需求—從幾何特征的定位、檢驗(yàn)到識別、測量。VisionPro支持GigE、FireWire、PCI板卡等視覺采集系統(tǒng)，支持多種相機(jī)品牌。下面基于VisionPro利用C#語言進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人視覺定位系統(tǒng)的軟件開發(fā)[3]。

VisionPro軟件可以實(shí)現(xiàn)如下功能：

· 工具之間的拖放鏈接，可以直接實(shí)現(xiàn)數(shù)值、結(jié)果和圖像之間的快速通信

· 動態(tài)定位跟隨工具與工具設(shè)置簡易的智能軟件

· 可重復(fù)使用的工具組和用戶自定義的工具縮短了開發(fā)時間

· 利用現(xiàn)代多核機(jī)器提供最大能力

· 支持典型的Microsoft Windows 7 32位和64位操作系統(tǒng)

本文算法是將VisionPro軟件中的取相工具CogAcqFifoTool，CogPMAlignTool工具，CogFixtureTool工具，CogBlobTool工具通過合理的調(diào)用，合理的參數(shù)設(shè)置來達(dá)到橡膠減震墊的缺陷檢測的目的。

1) CogAcqFifoTool用于圖像的加載，可以加載預(yù)先保存好的圖像，也可以連接相機(jī)實(shí)時采集圖像實(shí)時處理。

2) CogPMAlignTool工具在使用時首先需要訓(xùn)練圖像，找準(zhǔn)圖像特征，設(shè)定圖像的訓(xùn)練模式，訓(xùn)練區(qū)域形狀，選擇模式等等，在運(yùn)行參數(shù)中需要考慮圖像的角度和縮放范圍，以便后續(xù)圖像能夠準(zhǔn)確匹配。

3) CogFixtureTool工具通過設(shè)置定位空間和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等功能，實(shí)現(xiàn)圖像的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

4) CogBlobTool工具通過設(shè)置閾值模式，斑點(diǎn)極性，查找缺陷的區(qū)域，缺陷的面積大小，周長大小，像素灰度大小等，最終找到圖像的缺陷。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果

待檢測物為中間帶兩個通孔的橡膠減震件，形狀如圖1、圖2所示，工件顏色為黑色，待檢測工件為橡膠材質(zhì)，有彈性，并有較強(qiáng)的反光特性，表面不是很平整，對于光學(xué)照明有一定不利影響。由于生產(chǎn)工藝問題，該待檢工件表面容易產(chǎn)生疤痕、劃痕、氣泡、缺料，通孔內(nèi)壁容易產(chǎn)生氣泡，通孔口容易產(chǎn)生毛邊等缺陷，所有缺陷都會影響到工件工作的穩(wěn)定性。

與傳統(tǒng)的人工檢測相比，基于VisionPro的算法識別方法的檢測節(jié)拍為每秒30個，且能準(zhǔn)確定位缺陷部位，保證檢測要求，不僅速度快，而且成本低，大大提高了生產(chǎn)效率。

(a) 原始圖像(b) VisionPro算法識別

圖1孔內(nèi)壁氣泡

(a) 原始圖像(b) VisionPro算法識別

圖2孔口裂紋

4結(jié)束語

針對傳統(tǒng)缺陷檢測的一些局限性，本文提出新的缺陷檢測方法—基于VisionPro的機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)，該方法為非接觸式，不僅不會給工件造成二次傷害，而且速度快效率高，檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠，穩(wěn)定性強(qiáng)，具有更高的應(yīng)用價值。

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Defect Detection of Rubber Damping Pad Based on VisionPro

Linghu Rong

(SchoolofInformationandCommunicationEngineering,NorthUniversityofChina,TaiyuanShanxi030051,China)

Abstract:Rubber damping pad causes defects in the process of production including air bubbles, cracks, scars and so on, it seriously affects its actual using. It is time-consuming and laborious for workers visually to remove the unqualified workpiece with eyes. In this paper, a non-contact automatic detection system is proposed based on VisionPro, which can realize the automatic sorting work for the unqualified pieces.

Key words:machine vision; defect detection; VisionPro; rubber damping pad

中圖分類號：TP391

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674- 4578(2016)01- 0003- 02

作者簡介：令狐蓉(1989- )，女，山西運(yùn)城人，碩士研究生，主要研究方向：圖像處理，缺陷檢測。

收稿日期：2015-09-18