基于機(jī)器視覺的一次性紙杯缺陷自動檢測

2020年06月28日 10:51西安獲德圖像技術(shù)有限公司點擊量：621

本文圍繞紙杯生產(chǎn)線上的實際檢測要求，基于機(jī)器視覺技術(shù)為基礎(chǔ)，圖像處理技術(shù)為方法，針對生產(chǎn)線上產(chǎn)品缺陷特征，設(shè)計了一次性紙杯缺陷的自動化檢測系統(tǒng)，有效提高了產(chǎn)品缺陷檢測的效率。

該系統(tǒng)主要由工業(yè)相機(jī)、鏡頭、LED環(huán)形光源、顯示器、PLC、工控pc機(jī)、光電傳感器、報警裝置及圖像處理軟件等部分組成。

解決方案：

系統(tǒng)運行，光電傳感器檢測到生產(chǎn)線的運動，將該信號傳送到PLC，PLC接收到輸入信號，觸發(fā)工業(yè)相機(jī)工作，通過鏡頭的配合采集到待檢測產(chǎn)品的圖像，并傳送到工控pc機(jī)。工控pc機(jī)通過分析處理軟件，根據(jù)圖像判別出產(chǎn)品是否存在缺陷。若存在缺陷產(chǎn)品，PLC將接收到剔除信號，響起報警裝置，提醒工人進(jìn)行確認(rèn)。

?圖1 檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖像預(yù)處理：將采集的圖像進(jìn)行二值化，通過劃分感興趣區(qū)域(ROI) 利用小二乘法擬合杯底圓輪廓，確定圓心，將紙杯進(jìn)行定位。然后對紙杯進(jìn)行各項缺陷檢測，若檢測缺陷特征值在允許范圍內(nèi)，則合格，反之，則將其剔除。

建立ROI區(qū)域：由于紙杯本身的構(gòu)造特點，可以把紙杯劃分成3個區(qū)域：杯底區(qū)域、側(cè)壁區(qū)、接縫區(qū)。不同區(qū)域由于灰度不同，其設(shè)定的缺陷檢測閾值也會改變。感興趣區(qū)域的設(shè)置，可在保證檢測區(qū)域特征不變的前提下，縮小檢測范圍，使系統(tǒng)處理時間大大縮短。

定位：選用小二乘法來擬合圓，結(jié)果如圖2所示。在完成了圓心定位之后，再利用hough直線檢測算法，完成側(cè)壁區(qū)接縫的定位。

缺陷檢測：將CCD相機(jī)進(jìn)行過曝光調(diào)節(jié)，得到如圖4（c）所示的過曝光圖像。然后對曝光后的圖像進(jìn)行掃描，統(tǒng)計掃描區(qū)域的灰度值及缺陷像素數(shù)是否大于設(shè)定的閾值，若大于設(shè)定的閾值，則說明產(chǎn)品不合格，將其剔除；反之，則為合格。隨后將曝光時間調(diào)回原值，進(jìn)行其他缺陷的檢測。

圖4 月牙底檢測效果對比圖

杯底污漬檢測：為了提高污漬檢測的精度，選取了大小及灰度不同的實驗像素點作為待檢測的污漬對象置于紙杯底部（若在一定區(qū)域內(nèi)污漬面積和灰度值均達(dá)到污漬判定標(biāo)準(zhǔn)，則認(rèn)為該區(qū)域為污漬區(qū)）。

圖5 污漬檢測效果圖

本文基于機(jī)器視覺介紹了紙杯缺陷檢測系統(tǒng)的設(shè)計，結(jié)合實際生產(chǎn)線的需要，針對產(chǎn)品的特殊性，對于月牙底這種較難檢測的缺陷，提出了解決方案。經(jīng)過反復(fù)實驗，已通過實際檢驗，取得了較好的效果。

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