機器視覺分類與應用

    機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。由于機器視覺檢測能夠的提高產(chǎn)品質量、降低成本，同時機器視覺系統(tǒng)可以24小時不間斷的工作，且可在各種惡劣生產(chǎn)環(huán)境下高速在線檢測，檢測的準確度也達到接近99%，因此工業(yè)企業(yè)大量采用機器視覺檢測技術進行產(chǎn)品在線質量檢測。根據(jù)目前情況，對機器視覺檢測進行分類。

根據(jù)功能、安裝載體、檢測技術進行劃分： 

 1、按照檢測功能可劃分：定位、缺陷檢測、計數(shù)/遺漏檢測、尺寸測量。

2、按照其安裝的載體可分為：在線檢測系統(tǒng)和離線檢測系統(tǒng)。

 3、按照檢測技術劃分，通常有立體視覺檢測技術、斑點檢測技術、尺寸測量技術、OCR技術等。

    基于機器視覺圖像處理技術之視覺檢測技術，對產(chǎn)品整體進行自動檢測，對于控制產(chǎn)品品質保障產(chǎn)品質量有著十分重要的作用，可以防止不合格產(chǎn)品的外流，從而提高企業(yè)的核心競爭力。企業(yè)獲得的不僅僅是社會效益，其機器視覺檢測設備已經(jīng)為企業(yè)帶來了實質性的

經(jīng)濟效益。

    隨著科學技術不斷的更新?lián)Q代，目前，日趨的成熟的機器視覺檢測技術已經(jīng)在各大行業(yè)中得到廣泛應用。不僅解放了生產(chǎn)力，提高了生產(chǎn)效率，產(chǎn)品質量更是無可挑剔，備受業(yè)界人士的青睞，其應用也必將越來越廣泛。

機器視覺技術在中國煙草行業(yè)的應用

   機器視覺在煙草行業(yè)的應用和普及被稱為機器視覺在我國開始批量和成功運用的一個典型案例。

   首先，煙草行業(yè)是利潤率比較高的國家?？厣a(chǎn)行業(yè)，所以有足夠的資金支撐運用各種新技術控制產(chǎn)品質量，提高形象。其次就是現(xiàn)在香煙生產(chǎn)線的生產(chǎn)速度越來越快，從早期的300包每小時，到現(xiàn)在達了到了800每分鐘，靠生產(chǎn)人員在線檢測和手動拿出缺陷煙包的可能性幾乎沒有。

    2002年中國卷煙制造也開始引入機器視覺技術，相比其它行業(yè)，中國卷煙制造業(yè)的機器視覺應用蔚然成風。公司經(jīng)過9年的運用和發(fā)展，目前香煙成品的生產(chǎn)線上的小包外觀和條包外觀檢測已經(jīng)成為的設備，全國安裝率達到了90%以上，并且得到了很高的評價和認可，所以煙草行業(yè)有逐漸把機器視覺檢測技術和產(chǎn)品延伸到制絲、煙支、煙葉等工藝，涵蓋了：煙絲異物、煙支空投缺陷、條盒數(shù)量檢測、輔料質量缺陷、包裝設備異常檢測。以香煙條盒生產(chǎn)為例，香煙生產(chǎn)中，條盒在封包工序中由于封包機問題或者透明紙本身的質量缺陷會造成不同程度的條盒外觀質量缺陷，主要有：條盒反包、透明紙破損、透明紙缺失、透明紙嚴重皺褶、透明紙污損、封口傾斜、異物、拉線缺失、拉線錯牙、拉線破損等；另外還有一些圖案嚴重缺損的條盒會漏到封包工序。

我公司子公司深圳市三葉草公司在煙草行業(yè)的成功應用部分介紹

1.條煙外觀檢測儀  

1.1現(xiàn)場圖片
                       

1.2檢測原理

    本機采用四個CCD相機對條煙玻璃紙三個封口面進行拍照檢測，GDX1/X2包裝設備在包裝過程中會出現(xiàn)條包反包、錯牌、條包倒置、條煙端部開口變形、印刷錯誤、無拉線、無透明紙、條透褶皺、飛條透、商標紙嚴重劃傷、商標紙印刷錯誤、條透玻璃紙長角等缺陷，而這些包裝缺陷的條包產(chǎn)品流落到市場上，會給企業(yè)帶來嚴重的影響。我公司針對以上的缺陷，開發(fā)了CLOV-TB-5501系列條煙在線外觀檢測儀，大大降低條煙出廠的次品率，從而保證生產(chǎn)線的正常運轉。

    該設備適用于GDX1/X2,FOCKE包裝設備 （GD和FOCKE結構上有差異）。

1.3產(chǎn)品特色

(1) 本系列條煙外觀檢測儀采用靜態(tài)檢測原理，保證檢測系統(tǒng)穩(wěn)定、準確的運行。

(2) 操作簡單，會使用本公司小盒成像檢測的，經(jīng)簡單介紹后就可以使用。

(3) 核心零部件均為進口部件，翻煙機構采用伺服電機驅動，整套設備運行穩(wěn)定、可靠。

2.小包外觀檢測儀

2.1現(xiàn)場圖片
                        

2.2檢測圖片
                 

2.3檢測原理

    產(chǎn)品安裝在小包運輸跑道上，生產(chǎn)煙包經(jīng)分包皮帶平滑、加速導入檢測箱，觸發(fā)檢測光纖時，通過PLC控制4個CCD圖像傳感器采集通過檢測口煙包的外觀影像，并轉換為數(shù)字信號，該信號傳給圖像處理器進行處理后，圖像在彩色顯示屏上實時顯示，并輸出結果給PLC，如判斷為異常包，發(fā)出控制指令給剔除裝置進行壞包的剔除。

2.4技術規(guī)格                 

3.鋼印檢測儀

3.1開發(fā)背景

    在卷煙生產(chǎn)過程中，紙帶運行速度高達10.67米/秒，即每1ms紙帶運動10.67mm，因自動化程度高、生產(chǎn)速度快，很難利用人力進行產(chǎn)品在線檢測。如何及時發(fā)現(xiàn)不合格品，進而采取措施保證產(chǎn)品質量成為卷煙生產(chǎn)中急需解決的一個難題。

    為此，我公司研制開發(fā)了“CLOV-GY-5501系列卷煙機煙支鋼印在線全檢測儀"，可以實現(xiàn)卷煙生產(chǎn)過程中煙支鋼印的在線全檢測和同步報警及剔除，提醒生產(chǎn)現(xiàn)場管理人員及時作出處理，從而避免不合格品流入下一生產(chǎn)環(huán)節(jié)。 

    該產(chǎn)品我公司已申請，號：.X

3.2檢測項目
(1)套色鋼印位置偏差
(2)整體鋼印上下煙位
(3)點狀墨、湮墨拖尾
(4)鋼印模糊、殘缺     
(5)鋼印油墨過濃過淡
(6)油墨含量超標
                

                                
3.3檢測圖片
                         

3.4系統(tǒng)特點
(1)實現(xiàn)每支鋼印高速檢測、剔除
(2)實現(xiàn)車速變化時鋼印位置的糾偏和超標剔除
(3)檢測精度高，剔除準確
(4)彩色檢測，可辨識油墨的顏色和濃淡
(5)系統(tǒng)工作穩(wěn)定，抗力強
(6)頻閃LED光源，壽命長
(7)自適應車速變化

4.圓周檢測儀
4.1現(xiàn)場圖片

4.2設置界面
            

4.3檢測原理
    本檢測裝置是在煙條進入刀頭前的入口處安裝圓周檢測頭，由經(jīng)過一次穩(wěn)壓的、穩(wěn)定的2-3BAR的清潔壓縮空氣經(jīng)過設備內(nèi)部的精密調(diào)壓閥將一個穩(wěn)定的氣壓送入檢測頭內(nèi)，煙條進入檢測頭后，在煙條周圍形成了一個氣環(huán)。當煙條直徑發(fā)生變化時氣流的溢出多少會發(fā)生變化，氣壓也發(fā)生相應的變化，精密壓力傳感器通過檢測氣壓的變化并將壓力電壓值轉化為數(shù)字信號，高速PLC采集信號并根據(jù)卷煙車速進行修正計算，在觸摸屏上顯示直觀的圓周數(shù)據(jù)，并具有圓周大小趨勢線顯示功能和統(tǒng)計功能。

機器視覺之電子制造行業(yè)應用

隨著電子制造行業(yè)在中國的發(fā)展，自動化機器視覺檢測設備在該行業(yè)中的應用已經(jīng)，“低成本,高效率,高準確率,簡單方便的操作設計"使其在該行業(yè)的生產(chǎn)、裝配、檢測等各個環(huán)節(jié)應用非常廣泛，我公司子公司三葉草的機器視覺軟、硬件在此行業(yè)的成功應用，得到客戶的。具體應用如下：

一、產(chǎn)品簡單介紹

1.尺寸自動檢測機

  2.條碼檢測系統(tǒng)

 3.外觀檢測系統(tǒng)

二、以上系列產(chǎn)品還廣泛運用到以下項目的檢測中：

1.裝配工藝檢測

檢測范圍:部件位置、尺寸、物體外沿、字符讀取及校驗、支腳、外觀等檢測。

3. PCB板檢測 

PCB板元件位置、焊點、線路、開孔尺寸、角度；電腦微通訊接口、sim卡插槽；電纜連接頭個數(shù)等等的檢測及測量。
      

機器視覺之機械制造行業(yè)應用

  通過對各種機械零部件的圖像采集拍照,根據(jù)圖像數(shù)據(jù)判斷出零部件的缺陷、劃痕、 污漬、尺寸、形狀、位置、安裝定位、校準等情況，消除或減少殘次品，高工作效率，低成本、高準確率，使其得到廣泛應用。以下是我公司子公司三葉草公司產(chǎn)品在本行業(yè)中的應用。

一．實例介紹分析

1.有無檢測

通過判斷齒輪周圍一圈O型環(huán)所在位置的像素灰度值進行判斷，從而判別是否出現(xiàn)O型環(huán)漏裝的情況。下圖應用同時還檢測8個小孔是否存在。
                

2.零件尺寸測量

2.1如果需要對一個機械零件的尺寸進行快速的檢測，通過視覺系統(tǒng)

    準確抓取圖像信息，迅速計算出各個需要的尺寸信息。
               

2.2次像素測邊緣尺寸，原理如下：

 亮度改變以一個像素為代表，但這是轉換為投射波形后進行區(qū)分的，被區(qū)分波形的峰值被計算做一個大概的邊緣位置。
3.定位檢測

  在自動化檢測的應用中，定位檢測和尺寸檢測是密不可分的。由

于在自動化裝配的時候需要準確定位，如果產(chǎn)品出現(xiàn)位置或角度

偏移需要及時告知執(zhí)行機構做出相對應的調(diào)整。

3.1定位-角度偏移

  如果產(chǎn)品出現(xiàn)角度的偏轉，可以通過360度補正的方式進行角度檢測，將目前的角度偏轉值告知系統(tǒng)。

3.2定位-位置偏移

  當產(chǎn)品出現(xiàn)位置的偏轉，可以通過X/Y方向分別進行位置偏移的計算，并反饋目前所在位置的坐標值。
               
                

4.外觀檢測

  使用圖像處理技術的自動化總體檢驗對于防止缺陷產(chǎn)品的外流十分有用。通過消除瑕疵、毛邊、裂口或凹痕以確保產(chǎn)品的功能與性能，視覺檢驗的作用至關重要。

4.1外觀檢測-凹凸

4.2外觀檢測-缺陷
                 

5、剎車片檢測

     剎車片在線檢測，通過對剎車片外形尺寸測量、表面圖案及文字識別、特征有無判別，可以將不符合規(guī)定尺寸、混料、錯裝或漏裝的產(chǎn)品檢測出來。

　　剎車片檢測設備主要功能

　　1.檢測并識別剎車片的特征，判斷屬于該型號的種類；

　　2.檢測并識別剎車片是否存在較大缺陷；

　　3.識別剎車片是否屬于當前型號；

　　4.系統(tǒng)按照型號中種類定義輸出；

　　5.可自動識別、校正剎車片位置及角度；

　　6.系統(tǒng)可設定內(nèi)外片數(shù)量差，并根據(jù)檢測分揀結果提示上料要求；

　　7.根據(jù)檢測結果提供分揀控制信號并完成分揀；

　　8.檢測精度可調(diào)，最小可達0.1mm；

　　9.自動傳輸、自動識別

　　10.氣缸驅動分類；

　　11.觸摸屏操作，跟簡單便利；

　　12.型材架構，輕而簡便；

6、更多產(chǎn)品檢測
            

                           機器視覺之印刷包裝行業(yè)應用

    目前，由于印刷工藝日益復雜，印刷材料成本不斷增加，減少廢品的生成，提高質量控制能力，成為印刷廠面臨的一個重要課題。然而，大多數(shù)印刷廠都采用人工檢測的方法，該方法存在諸多缺點：如檢測速度慢、檢測精度低、檢測標準不一致等。

   公司自主研發(fā)的彩色印刷質量檢測系統(tǒng)不但克服了人工檢測方法的缺點，同時也發(fā)揮了自己的優(yōu)點：如產(chǎn)品質量標準化，檢測速度快，檢測精度高等，現(xiàn)已成功應用于書報刊物、海報圖畫、卡片傳單等快速印刷領域，并在煙包、藥包、化妝品包裝、各種標簽等產(chǎn)品的檢測中，可成功檢測凹凸偏位、刀絲、文字漏印、套印偏差、色差、模切偏位、拉條、拉墨、燙金缺失等缺陷。

1.高清彩圖印刷

2.煙包檢測
          

                               機器視覺之醫(yī)藥生產(chǎn)行業(yè)應用

  2011年新版藥品GMP正式實施，這對整個醫(yī)藥行業(yè)具有革命性意義，標志著我國藥品生產(chǎn)將進入更為科學、系統(tǒng)的嶄新時代。新版GMP直接與歐盟、美國FDA和WHO等“國際標準"看齊，對藥品質量安全提高到了一個全所未有的高度，也對我國制藥企業(yè)提出了的新挑戰(zhàn)。目前，在藥品生產(chǎn)和包裝環(huán)節(jié)，主要通過人工燈檢方式來檢測產(chǎn)品質量，但這種人工檢測的方式存在主觀性強、速度慢、易受干擾、易疲勞等問題；隨著GMP標準提高和用工成本上升，對生產(chǎn)自動化程度要求越來越高，原有的人工燈檢方式已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)自動化和質量管理的要求，智能化全自動燈檢是未來發(fā)展的必然趨勢，并逐漸被藥企所接受和重視，開始引進相關的全自動檢測系統(tǒng)，以提高藥品質量的檢測水平。

我公司子公司三葉草公司針依托自身在機器視覺檢測領域的技術優(yōu)勢和研發(fā)積累，能夠根據(jù)醫(yī)藥企業(yè)實際需求設計出系統(tǒng)方案，以滿足藥企日益增長的對藥品質量全自動檢測的需要。具體運用如下：

                                 機器視覺之食品飲料行業(yè)應用

   檢測自動化（機器視覺系統(tǒng)）在食品飲料行業(yè)的應用主要是檢測 PE、PET飲料瓶在自動灌裝、自動旋蓋和噴碼過程出現(xiàn)高蓋、歪蓋、破蓋、無蓋、液位偏低和無噴碼等問題。PE、PET飲料瓶生產(chǎn)速度很快，可達400～800瓶/分鐘，當前產(chǎn)品的封裝性檢測依靠人眼來完成，但在高速的流水線上長期工作，很容易產(chǎn)生疲勞和漏檢的情況，出廠產(chǎn)品的封裝質量很難得到有效的保證，不可避免會在成品中包含不合格產(chǎn)品。

    隨著自動化技術的發(fā)展，機器視覺系統(tǒng)在歐美等發(fā)達國家已得到廣泛的應用，目前，國內(nèi)一些有實力、有遠見的公司也開始嘗試采用，巨大的回報令人們意識到機器視覺的強大功效，成為自動化領域發(fā)展的一個分支。各飲料企業(yè)的PE、PET飲料瓶的高蓋、歪蓋等檢測系統(tǒng)引進試點項目是具有重大戰(zhàn)略意義的舉措，我公司子公司三葉草公司依托自身在機器視覺檢測領域的技術優(yōu)勢和研發(fā)積累可以為食品飲料企業(yè)在自動化檢測項目中提供全面的解決方案和強有力的技術支持。

    此外，機器視覺技術也可對玻璃瓶裝、罐裝、盒裝的食品和飲料進行外觀檢測。