寇闖

摘 要：端子的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，對(duì)端子質(zhì)量的檢測(cè)也很重要。機(jī)器視覺是人工智能快速發(fā)展的一個(gè)分支，它是利用機(jī)器代替人眼做檢測(cè)和判斷。本文利用端子質(zhì)量的檢測(cè)與機(jī)器識(shí)別結(jié)合在一起，通過計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)，攝取目標(biāo)換成圖像信號(hào)，傳輸給圖像處理系統(tǒng)，得到被攝目標(biāo)的形態(tài)信息，利用機(jī)器視覺軟件HALCON中相關(guān)算子測(cè)量端子圖像中幾何量，進(jìn)而對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析比較，通過軟硬件合理搭配，對(duì)端子質(zhì)量進(jìn)行高精度檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：端子 機(jī)器視覺 HALCON 質(zhì)量檢測(cè)

1 引言

端子逐漸廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，在傳遞電信號(hào)和導(dǎo)電方面起到了連接作用，從而減少了工作量和生產(chǎn)成本的消耗，給生產(chǎn)和使用帶來了諸多便利，避免了許多的麻煩。從而達(dá)到簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、節(jié)約制造成本的目的。端子通過壓線等工藝實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)線的鏈接，如果端子質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，將會(huì)帶來很多麻煩，常用的端子檢測(cè)專業(yè)設(shè)備有：工具顯微鏡和光學(xué)影像儀。

端子的壓制已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模、大批量的高速自動(dòng)化生產(chǎn)，采用常規(guī)手段很難發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的小畸變的端子或者不合格的端子。然而，近年來隨著機(jī)器視覺技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)的迅速發(fā)展，利用機(jī)器視覺實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品無接觸的技術(shù)已將逐漸變得切實(shí)可行，機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用不僅大大提高了產(chǎn)品的檢測(cè)精度和速度，而且可以有效避免偏差和誤差。

HALCON是全球視覺當(dāng)中的佼佼者，它有一個(gè)全面的視覺處理庫(kù)，包括了所有標(biāo)準(zhǔn)和高級(jí)圖像處理方法，覆蓋了從不同的硬件采集圖像到高級(jí)的模式匹配算法，提供了機(jī)器視覺應(yīng)用程序中通常所需的一些工具，如文件處理、數(shù)據(jù)分析、算法操作或分類等。

2 檢測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)由工業(yè)相機(jī)、鏡頭、光源、檢測(cè)臺(tái)、工控機(jī)、顯示器等設(shè)備組成。

相機(jī)采用德國(guó)AVT Guppy PRO系列公業(yè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，攝像機(jī)在可見光譜的響應(yīng)十分靈敏，可瞬間獲取高分辨率的端子圖像，配套的多通道圖像采集卡將圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)街鳈C(jī)并通過界面顯示。此外，設(shè)備應(yīng)用的光纖傳感器由反射型光纖探頭和光纖放大器組成，輸出信號(hào)PNP型，響應(yīng)時(shí)間小于200us，非常適合應(yīng)用在高速的檢測(cè)系統(tǒng)中。

鏡頭的用處是產(chǎn)生銳利的圖像，將圖像的細(xì)節(jié)放大并顯示。鏡頭選擇日本Computor公司的M3Z1228-MP變焦鏡頭，其最大成像尺寸為8.8*6.6mm。鏡頭將目標(biāo)對(duì)象的光匯聚一點(diǎn)后在相機(jī)的光敏陣面上成像，它是影響光源是影響圖像清晰度、對(duì)比度的關(guān)鍵因素之一，通過影響圖像質(zhì)量同時(shí)對(duì)系統(tǒng)處理的難度、速度、準(zhǔn)確度帶來較大影響，為了保證得到高質(zhì)量的圖像，根據(jù)不同的實(shí)際要求，應(yīng)該選擇相配合的光源，和相應(yīng)的照明方案，把感興趣區(qū)域突出出來，增大感性趣區(qū)域與其他區(qū)域的對(duì)比度，減小噪聲的干擾。本系統(tǒng)最終采用環(huán)形LED光源照明方案，然后根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)光源的亮度和位置，以獲取高質(zhì)量的圖像。

檢測(cè)時(shí)將端子套入在檢測(cè)臺(tái)的中央，工業(yè)相機(jī)、鏡頭、光源和工控臺(tái)組成了影響采集系統(tǒng)，影響采集完成后，數(shù)據(jù)存入工控機(jī)內(nèi)存，由工控機(jī)完成一些列計(jì)算，最后將結(jié)果輸出并顯示。

3 軟件設(shè)計(jì)

HALCON是德國(guó)公司開發(fā)的一套完善的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器視覺算法包，其中包含了幾何、數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換、形態(tài)學(xué)計(jì)算分析、校正、分類識(shí)別、形狀搜尋等基本幾何以及影像計(jì)算功能。其交互式的程序設(shè)計(jì)界面Hdevelop中的程序代碼可以直接輸出C++、VB等程序代碼，并套入開發(fā)者的程序中，大大縮短了機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)的軟件開發(fā)信息，并降低了成品成本。

獲取圖像

在HALCON中調(diào)用open_framegrabber算子，訪問圖像采集設(shè)備，調(diào)用算子grab_image進(jìn)行圖像采集，并將采集的包裝瓶圖像存入HALCON圖庫(kù)中。采集后的圖像要經(jīng)過一定的預(yù)處理，包括灰度值調(diào)整、濾波、填充縫隙、圖像分割、去邊緣毛刺等，其目的是使區(qū)域特征更加明顯，便于后續(xù)的批號(hào)數(shù)碼判斷操作。由于光學(xué)成像系統(tǒng)獲取的原始圖像可能受到各種條件的限制和許多干擾，因此不能直接用于視覺分析，必須對(duì)原始圖像進(jìn)行噪聲過濾等預(yù)處理，再進(jìn)行視覺信息處理，其主要目的是平滑圖像.減少噪聲影響。最簡(jiǎn)單的線性濾波器是局部均值運(yùn)算，均值濾波器去除了高頻成分和圖像中的銳化細(xì)節(jié)，但會(huì)使邊緣變得模糊。中值濾波是一種非線性濾波技術(shù)，它用像素點(diǎn)鄰域灰度值的中值來代替該像素點(diǎn)灰度值。該技術(shù)既能去除脈沖噪聲、椒鹽噪聲，又能保留圖像邊緣細(xì)節(jié)。在一定條件下，中值濾波可以克服均值濾波等線性濾波器所帶來的圖像細(xì)節(jié)模糊，但是不宜用于細(xì)節(jié)多，特別是線、尖頂?shù)燃?xì)節(jié)多的圖像。在HALCON中，我們調(diào)用meanimage算子，對(duì)所讀取的圖像進(jìn)行中值濾波。圖像分割是將感興趣的圖像從原始圖像中提取出來，在HALCON中我們選擇采用適當(dāng)?shù)幕叶乳撝捣指罘椒?，使用threshold算子，選擇適當(dāng)?shù)乃阕樱瑢?duì)圖像進(jìn)行分割。得到threold后的處理結(jié)果。前面我們通過一系列算法得到結(jié)果后，后面我們要以此創(chuàng)建模版，調(diào)用nspect_sharp_model再調(diào)用create_scaled_shape_model 命令，create_scaled shape model （Modellmages， 'auto'， - 039，0.79， 'autd'，0.9，1.1， 'auto'， 'auto'， 'use'， polarity， 'auto'， 'auto， ModelID），我們得到了一個(gè)模版，保存模版write_shape model， 再clear_ shape_models去除內(nèi)存中的模版。接下來的工作就是處理工業(yè)攝像機(jī)采集得到的組圖，并用相同方法進(jìn)行圖像處理，且調(diào)用模版進(jìn)行比較。我們可以通過模版匹配助手matching assistant來完成。在model creation選項(xiàng)卡，調(diào)入我們剛才得到的模版，模版匹配參數(shù)默認(rèn)，model us選項(xiàng)卡，調(diào)入采集到的組圖，并設(shè)置參數(shù)，然后就可以進(jìn)行模版匹配了。在匹配結(jié)果滿足條件的基礎(chǔ)上，適當(dāng)優(yōu)化匹配參數(shù)，如形狀金字塔級(jí)別的數(shù)量，允許旋轉(zhuǎn)的角度和步進(jìn)，在創(chuàng)建模板中，我們還可以設(shè)置最小對(duì)比度等來優(yōu)化模版，從而達(dá)到縮小匹配時(shí)間，優(yōu)化匹配結(jié)果的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于機(jī)器視覺的端子質(zhì)量檢測(cè)、具有檢測(cè)精度高、速度可調(diào)、可靠性好、操作方便、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)檢測(cè)方法，檢測(cè)效率高、靈活性高、速度快。通過上述研究和大量的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，提出了一個(gè)端子質(zhì)量檢測(cè)的系統(tǒng)，此系統(tǒng)也可以用于其他產(chǎn)品的檢測(cè)。