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      玻璃質量在線視覺檢測系統光源的設計探索

      發布時間:2020-10-19 09:36所屬分類:綜合論文加入收藏

      摘要:在玻璃生產過程中,為了自動檢測玻璃質量,通常會以機器視覺法檢測生產線中的玻璃缺陷。圖像采集是視覺檢測過程中的重要環節,而此環節中的

        摘要:在玻璃生產過程中,為了自動檢測玻璃質量,通常會以機器視覺法檢測生產線中的玻璃缺陷。圖像采集是視覺檢測過程中的重要環節,而此環節中的差異化光照方式會對圖像采集質量產生很大影響,為了保證玻璃檢測效果,防止檢測環節受到不良光照效果的影響,需要在玻璃質量在線視覺檢測系統當中對光源實現優化設計,確保視覺檢測系統可對玻璃多種裂痕實現充分識別。為此,本文結合光源在在線視覺檢測系統中的作用,深入探索玻璃質量在線視覺檢測系統光源的設計。

        關鍵詞:玻璃質量;在線視覺檢測系統;光源

      環境檢測論文

        1 前言

        通過在線視覺檢測系統檢測玻璃質量,需要對玻璃圖像進行拍攝,而光源系統會對圖像中呈現的玻璃合格部分及缺陷部分產生直接影響。為了有效提升玻璃質量檢測水平,有必要對玻璃質量在線視覺檢測系統進行光源設計,在優質光源系統支持下,攝取符合拍攝要求的優質玻璃圖像,實現多種類型玻璃裂痕的全面、準確檢測。

        2 光源在在線視覺檢測系統中的作用

        玻璃生產過程中,在線檢測系統實際監測水平會直接影響玻璃產品最終生產質量,而將機器視覺檢測系統應用到玻璃生產線當中,不僅有助于解放人力,還可提升檢測準確性,屬于一種安全、可靠、無接觸、無損傷的檢測方法,非常適合應用在環境相對惡劣或者復雜的生產現場。[1]在線視覺檢測系統設置的工業接口屬于通用性質,因此可移植、可通用。此系統通過攝像機拍攝圖片替代人眼識別,可通過合理、精準的參數設計,自動、高效、精準地實現監測,同時進行科學分析。玻璃材質相對特殊,因此需要拍攝條件滿足更多需求,那么圖像采集系統應用中要獲得優質玻璃圖片,需要重點進行光源系統設計,促使視覺檢測系統在運行中最大限度提升檢測準確率。正常情況下,既有所用光源系統已經設置好的照明方式可以滿足圖片拍攝要求,且能夠比較明晰地呈現出玻璃氣泡、裂痕、雜質等缺陷。[2]拍攝過程中會受到受力方位、深度等因素影響,使裂痕在照片中表現出不一樣的形態。不同的光源系統以及所使用的差異化照明方式,會對裂痕成像質量產生直接影響,所以需要在對玻璃質量實現在線視覺檢測過程中,對相關檢測系統充分做好光源設計。

        3 玻璃質量在線視覺檢測系統光源的設計

        本文基于玻璃生產線速度、鏡頭現場、攝像機掃描頻率等相關參數,仿真生產線建立玻璃質量檢測系統,通過設置差異化實驗條件,對各自條件下生產線玻璃狀況進行圖片拍攝,經后續處理與自動分析,最終得到多種差異化檢測結果[3]。經實驗證明,文中基于各項參數模擬構建的玻璃生產線檢測系統和所設置的光照方式,都可以滿足玻璃質量檢測要求。

        3.1 檢驗系統設計

        基于不同的光源、視覺攝像機還有玻璃三者的相對位置,區別呈現出兩種差異化照明方式,一種是正光源方式,另一種是背光源方式。在第一種方式下,攝像機、光源以及玻璃同在一側;在第二種方式下,玻璃居于中間,攝像機和光源分別分布在其兩側。[4]具體位置可見圖1。

        3.1.1 正光源方式下的測試分析

        在此方式下,需要先適當調整光源以及攝像機之間的相對角度,同步實現差異化參數設置。基于玻璃材質具備的特殊性,此方式下很容易出現局部不清晰或是反光情況。比如,在拍攝玻璃圖像的過程中出現反光情況,可能會導致部分缺陷圖像丟失,即便后續經過處理也不能改良圖片質量,也就不能對相應部分的裂痕實現有效檢測,在這種情況下會導致出現漏檢問題。之后,研究當中一定程度的調低光源亮度,這可對上面的問題加以改善,不過所攝取的圖片中整體灰度值沒有發生較大變化,依舊不能對玻璃裂痕進行清晰的區分。這類圖片在后期處理期間,有可能誤將非缺陷顯示誤提取為缺陷,進而引發誤檢,將無缺陷產品列入廢品類型,造成資源浪費,且會增加生產成本。

        3.1.2 在線視覺檢測系統設計

        根據3.1.1的分析,對玻璃進行在線視覺檢測過程中,更適合通過背光源方式拍攝玻璃圖片。為此,文章重點基于背光源方式進行一系列設計及研究。在背光源條件下,所設計系統可見圖2,整體系統結構包括了采集系統、處理系統,而采集系統又涵蓋了光源系統、工業攝像系統還有模擬生產線。

        3.2 背光源照射方式下的設備參數

        在背光源照射條件下對光源照度進行適當調整,在對玻璃表面進行測試期間,將光源照度調整至6 600~6 800 lx區間,此時可獲得最佳拍攝效果。所以,光源照射度調整這一區間內固定不變,同步對攝像機作出一定調整,使光源與玻璃在多種差異化角度下實現研究試驗與分析。在此實驗測試環節,玻璃生產線始終勻速,系統所設線性掃描攝像機始終維持相同行頻。在實驗過程中,為了防止光源波長對圖像質量產生影響,所設計的光源系統需要對光源波段進行合理化選擇,以確保圖像傳感器具備良好的響應效果。結合線性攝像機當中CCD傳感器涉及的光譜響應情況,可發現波長保持在630~760nm區間內時傳感器響應值比較高,且有良好的穩定性,因此,光源系統將光源波長區間設計在630~770nm區間。[5]

        3.3 背光源照射方式下的相對位置角度

        在背光源照射方式下,光源系統中的玻璃、攝像機和光源相對角度主要可以保持三種位置關系。為此,本文針對兩種裂痕拍攝質量,對這三種位置關系加以對比并分析,選出和生產線實踐要求最相符的光源系統。本研究使裂痕深度、玻璃截面保持差異化相對位置,進而將玻璃裂痕分成兩種類型:①玻璃切割面和裂痕深度兩方向不平衡且保持任意角度;②玻璃切割面和裂痕深度保持平行方向。根據有關理論和實踐,分別列出三種差異化位置關系,分析各關系下兩裂痕所攝圖片受到怎樣的影響,經后續處理,對缺陷尺寸加以計算,對缺陷位置加以分析。

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