梁沛明

【摘要】隨著視覺檢測技術(shù)的成熟，配合機器人，人工智能等技術(shù)，必定為陶瓷廠自動化程度的提高提供巨大的幫助。視覺檢測在陶瓷噴墨打印機的應(yīng)用將越來越豐富。

【關(guān)鍵詞】陶瓷噴墨打印機;視覺檢測;檢測系統(tǒng)

陶瓷噴墨打印機進(jìn)磚端和出磚端都需要檢測。進(jìn)磚端的素坯由于生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)環(huán)境等因素的影響，會在產(chǎn)品中生成不同特征的缺陷。經(jīng)過陶瓷噴墨打印機打印出來的磚，由于色差、軸線啟停不正常等原因，也會生成不同的缺陷。

一、視覺檢測技術(shù)原理

視覺檢測是利用計算機視覺原理、綜合圖像處理、模式識別和人工智能等技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的非接觸式在線檢測的過程。機器視覺檢測技術(shù)主要利用圖像傳感器采集客觀事物的圖像，然后從采集到的圖像中提取所用信息，并根據(jù)圖像技術(shù)加以整合。能快速實現(xiàn)無損檢測。視覺檢測系統(tǒng)目前有以下的特點：第一，應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜;第二，被測目標(biāo)特殊;第三，系統(tǒng)理論基礎(chǔ)廣泛;第四，快速性與準(zhǔn)確性不能兼顧。

二、視覺檢測技術(shù)原理分析

（一）檢測系統(tǒng)的組成

基于機器視覺檢測系統(tǒng)主要由硬件和軟件組成。硬件系統(tǒng)包括相機，照明系統(tǒng)，計算機和輔助硬件設(shè)備。

（二）照明系統(tǒng)技術(shù)原理分析

視覺檢測系統(tǒng)常用光源有LED光源、高頻熒光燈、光線鹵素?zé)舻?。照明光源的參?shù)主要有色溫、光譜特性、光照強度、有效距離、光強分布、穩(wěn)定性以及壽命等參數(shù)。

在采集圖像的同時，由于各種原因的影響，圖像中往往伴噪聲，為了不影響后續(xù)的處理，一般需要去噪處理。良好的背景色與待測產(chǎn)品具有較高的對比度，即背景和產(chǎn)品在視覺上的差異比較大。通過分析圖像中的噪聲特點選取合適的圖像去噪算法進(jìn)行圖像的預(yù)處理。一般分為泊松隨機分布，高斯隨機分布。一般瓷磚可認(rèn)為是高斯噪聲組成。

另外，圖像的生成質(zhì)量與在圖像采集過程中所處的環(huán)境以及物體表面特征有密切聯(lián)系。為更好更準(zhǔn)確獲取圖像處理的結(jié)果需要對光照不均勻的圖像進(jìn)行前期的預(yù)處理，以期待能進(jìn)一步恢復(fù)圖像，減少差異，對此常見的預(yù)處理方法有同態(tài)濾波法，灰度變換法，梯度域增強法，RETNEX增強法以及光線校正法等。圖像處理包括圖像變換，圖像增強，圖像恢復(fù)和重建，圖像壓縮編碼。

1.對一幅圖像的模式分類

第一，基于像素的分類。第二，基于區(qū)域的分類。第三，基于整幅圖像的分類。

2.誤差來源

第一，裝配誤差。第二，空間輻射干擾。第三，光源對成像的影響。第四，軟件算法影響。

3.圖像幾何變換

第一，圖像平移。第二，圖像鏡像變換。第三，圖像轉(zhuǎn)置。第四，圖像縮放。第五，圖像旋轉(zhuǎn)。

4.信息融合的層次

第一，像素級融合。第二，特征融合。第三，決策層融合。

5.檢測方法

基于機器視覺檢測的方法主要包括BLOB分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，SVM分析等。

三、檢測系統(tǒng)具體實施方法

傳送帶啟動，帶動待測陶瓷磚進(jìn)入視覺識別區(qū)，機器視覺軟件運行進(jìn)行識別，識別到陶瓷磚表面存在缺陷時，傳送帶停止，數(shù)據(jù)處理模塊處理數(shù)據(jù)后，通信模塊向機器人發(fā)出指令，機器人抓取有缺陷的陶瓷磚到指定位置，抓取成功后傳送帶繼續(xù)運行。人機交互模塊與觸摸屏進(jìn)行通信，實時刷新PLC模塊的變量參數(shù)，實時顯示系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)。正常陶瓷磚經(jīng)陶瓷噴墨打印機打印后進(jìn)入視覺識別區(qū)，識別到陶瓷磚有色差等問題時，傳送帶停止，機器人抓取有缺陷的陶瓷磚到指定位置，抓取成功后傳送帶繼續(xù)運行。

其中所得圖像的特征信息并將之與模板圖像的特征信息相比，當(dāng)圖像的特征信息與模板信息相符時系統(tǒng)繼續(xù)對下一陶瓷磚的圖像信息進(jìn)行識別，當(dāng)圖像的特征信息與模板信息不相符時系統(tǒng)將該陶瓷磚的圖像數(shù)據(jù)保存下來。

在工控機模塊中，通信模塊與機器人模塊、攝像頭模塊及PLC模塊進(jìn)行通信，包括進(jìn)行交換數(shù)據(jù)及發(fā)布控制命令，數(shù)據(jù)處理模塊對機器視覺軟件所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理校驗，并得到PLC模塊及機器人模塊所要執(zhí)行的命令。

在PLC模塊中，人機交互模塊與觸摸屏進(jìn)行通信，觸摸屏實時顯示系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，傳送帶模塊包括機械裝置和異步電機，機械裝置固定待測陶瓷磚在傳送帶上運動，異步電機在工控機模塊的命令下，用于實現(xiàn)傳送帶的啟停與調(diào)速。

在機器人模塊中，機器人與夾具得到執(zhí)行命令后，在傳送帶停止時，抓取存在表面缺陷的陶瓷磚到指定位置，完成后繼續(xù)等待命令。

陶瓷磚表面缺陷智能檢測系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)為：工業(yè)攝像頭經(jīng)USB接口連接工控機模塊，控機模塊通過以太網(wǎng)TCP/IP連接機器人、經(jīng)RS232接口連接PLC模塊，機器人與PLC模塊間經(jīng)專用I/O和用戶I/O連接，機器人通過用戶I/O連接夾具，PLC模塊經(jīng)過RS232接口連接觸摸屏。

陶瓷磚表面缺陷智能檢測系統(tǒng)的通信架構(gòu)為：通信模塊通過以太網(wǎng)TCP/IP與視覺軟件通信，通信模塊通過串口連接與PLC模塊通信，通信模塊通過以太網(wǎng)TCP/IP與機器人通信，機器人通過I/O連接與PLC模塊通信。

瓷磚的色彩、紋理、圖畫越來越多，其外表成色越來越復(fù)雜，而傳統(tǒng)依托人工依據(jù)色差的程度對瓷磚進(jìn)行檢查，通常會受到多種要素攪擾，發(fā)生錯判誤判以及分色不準(zhǔn)。而隨著視覺檢測技術(shù)的成熟，配合機器人，人工智能等技術(shù)，必定為陶瓷廠自動化程度的提高提供巨大的幫助。