吳園

（西安工程大學(xué)電子信息學(xué)院，陜西 西安 710048）

0 引言

產(chǎn)品的外觀質(zhì)量是企業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，消費者在購買產(chǎn)品時，首先會受到外觀質(zhì)量的影響。一些外觀質(zhì)量好的產(chǎn)品容易消費者的青睞。實際生產(chǎn)銷售過程中，一些產(chǎn)品外觀或者包裝中時常會出現(xiàn)包裝上的瑕疵，如圖案設(shè)計錯誤、圖案重疊等，在很大程度上影響了企業(yè)的經(jīng)營效益。為了解決這一問題，就要使用到先進的機器視覺技術(shù)，對產(chǎn)品外觀進行檢測。機器視覺技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了對產(chǎn)品外觀的全面檢測，能有效的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品外觀上的瑕疵，提升了產(chǎn)品外觀的質(zhì)量，維護了企業(yè)良好的形象[1]。

1 機器視覺技術(shù)對企業(yè)的重要性

機器視覺屬于人工智能發(fā)展中的重要方向之一。機器視覺技術(shù)中涉及到計算機人工智能、計算機科學(xué)、模式識別等多種學(xué)科。利用計算機模擬人的視覺功能，提取事物信息，能用在企業(yè)產(chǎn)品的檢測，把控產(chǎn)品的質(zhì)量。使用機器視覺技術(shù)有著人眼無法比擬的功能，可排除人的主觀干擾因素，檢測中的誤差非常小，極大的提升了檢測的精準(zhǔn)度。機器視覺技術(shù)因為諸多的優(yōu)勢，對企業(yè)生產(chǎn)有著重要的作用。

近幾年，隨著市場經(jīng)濟的繁榮，市場上許多產(chǎn)品的外觀質(zhì)量參差不齊。有的產(chǎn)品包裝質(zhì)量差，對市場經(jīng)濟的秩序造成了不良影響，引發(fā)了人們對產(chǎn)品包裝外觀的不滿，嚴重損害了企業(yè)的利益。企業(yè)要針對于這種狀況，意識到產(chǎn)品外觀質(zhì)量的重要性，發(fā)揮出機器視覺檢測的效果，維護企業(yè)產(chǎn)品的聲譽。機器視覺技術(shù)應(yīng)用在產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測上，極大的提升了產(chǎn)品檢測的效率，及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品外觀中的瑕疵，進行重新加工或淘汰。機器視覺技術(shù)在產(chǎn)品檢測操作時非常簡單，運行比較穩(wěn)定，相比于傳統(tǒng)的產(chǎn)品外觀檢測技術(shù)，機器視覺技術(shù)有許多的優(yōu)勢：第一，機器視覺技術(shù)檢測的準(zhǔn)確性比傳統(tǒng)的檢測技術(shù)要高，使得產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測的效率得到了很大的提升。機器視覺技術(shù)通過對圖像的收集，之后進行深層次分析，檢測速度有了提高，穩(wěn)定性得到了增強。機器視覺技術(shù)的應(yīng)用有利于企業(yè)向自動化和智能化方向發(fā)展，通過信息的快速收集，系統(tǒng)迅速判斷，能在短期內(nèi)實現(xiàn)大量信息的處理，對企業(yè)的發(fā)展非常重要。第二，機器視覺技術(shù)實現(xiàn)對產(chǎn)品的質(zhì)量檢測，對產(chǎn)品外觀質(zhì)量的控制作出了保障，維護了企業(yè)的形象和品牌。企業(yè)外觀有瑕疵的產(chǎn)品流入市場會嚴重損害企業(yè)形象，機器視覺技術(shù)能對不合格產(chǎn)品及時剔除，對維護企業(yè)形象有著重要的作用。

2 機器視覺技術(shù)產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測設(shè)計

2.1 硬件設(shè)計

機器視覺技術(shù)檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計分為圖像采集模塊和控制器兩部分。圖像采集模塊是系統(tǒng)的前端，具有信息采集的功能，它使用工業(yè)相機對被檢驗產(chǎn)品的大小、色彩、形狀等信息進行收集和處理，把處理后的信息傳遞到控制器中[2]?？刂破髂軐?shù)據(jù)和相關(guān)信息進行處理，利用圖像處理技術(shù)對采集到的信息進行深層次的分析，判斷產(chǎn)品中是否符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.1 圖像采集模塊

以往的圖像采集模塊在進行信息采集時存在著信息收集不穩(wěn)定和數(shù)據(jù)收集不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，安裝過程中不能快速完成調(diào)試。為了提升圖像采集的準(zhǔn)確性，文章對圖像采集模塊進行優(yōu)化設(shè)計。將圖像采集中用到的工業(yè)相機等零件放在封閉透明的殼體里，安裝過程中可對角度進行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)場安裝時，只需對準(zhǔn)透明窗和檢測目標(biāo)的位置，將多條電纜集中在一些，減小安裝電纜的錯誤率，能進行快速的調(diào)試[3]。

2.2.2 控制器

機器視覺技術(shù)檢測系統(tǒng)的核心部位就是控制器，控制器中使用計算機核心模塊和接口板，提升了處理圖像的水平。計算機核心模塊主要應(yīng)用在上位機和操作系統(tǒng)中，使用中選擇配置和廠家模塊較多。接口板是由圖像采集模塊通信接口、單片機等部件組成。單片機具有執(zhí)行操作功能，接受上位機命令并執(zhí)行，對電路信號采集和剔除。圖像采集模塊通訊接口起到鏈接圖像采集模塊和控制器的作用，為單片機控制工業(yè)相機提供保障。工業(yè)相機將照片傳回核心模塊，通過多個部件循環(huán)操作，提升了數(shù)據(jù)檢測的精確性[4]。

2.2 軟件設(shè)計

2.2.1 人機界面

為了實現(xiàn)對系統(tǒng)檢測過程中的觀察，需要提升機器界面的清晰程度，簡化界面顯示。在對軟件設(shè)計中需要使用到觸屏液晶顯示器，它能很好的進行界面區(qū)分，在不同的界面內(nèi)有不一樣的功能。界面優(yōu)化能在一定程度上提升資源空間的利用率，方便了系統(tǒng)的操作。

2.2.2 圖像處理

圖像處理是軟件設(shè)計中的關(guān)鍵，圖像處理系統(tǒng)的穩(wěn)定能保障產(chǎn)品外觀檢測工作的順利開展。這里選用OpenCV視覺庫進行處理，使得圖像更加清晰[5]。軟件系統(tǒng)對采集到的圖像進行分割，形成多個模塊，將分割出來的各個小范圍的檢測區(qū)域進行灰度化等測算，綜合多種指標(biāo)得出產(chǎn)品圖像的像素數(shù)，對產(chǎn)品外觀的精準(zhǔn)性加以確認。

3 機器視覺技術(shù)的檢測原理

基于機器視覺技術(shù)的檢測系統(tǒng)通過工業(yè)相機將產(chǎn)品外觀信息轉(zhuǎn)換成為圖像信號，這個信號傳給了圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)圖像的亮度、尺寸、色彩和像素等多種信號轉(zhuǎn)化數(shù)字信號，系統(tǒng)對多種信號進行對比，獲取產(chǎn)品外觀的特征，如產(chǎn)品的位置、長度、面積等，根據(jù)結(jié)果判斷產(chǎn)品質(zhì)量是否合格，最初輸入結(jié)果，包括尺寸、數(shù)量、合格/不合格等信息，完成自動識別的整個過程。機器視覺技術(shù)能提升產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測的自動化程度，實際的生產(chǎn)操作中，一些區(qū)域進行人工檢測作業(yè)較為危險，人工視覺檢測難以滿足檢查要求，并且檢查的精確度不夠高。機器視覺技術(shù)利用機器取代人的肉眼，檢測系統(tǒng)中的圖像傳感器和人的眼睛功能類似，能對產(chǎn)品的外觀信息進行收集，控制器相當(dāng)于人的大腦，能對圖片處理進行控制。機器視覺技術(shù)能很好的處理圖像，在產(chǎn)品外觀檢測方面的應(yīng)用非常廣泛。機器視覺容易實現(xiàn)信息集成，快速的采集大量的信息，實現(xiàn)自動化處理?；跈C器視覺技術(shù)的產(chǎn)品外觀檢測系統(tǒng)需要先對產(chǎn)品的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)實施錄入。利用傳感器對產(chǎn)品圖像進行采集和分析，得到一組數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)和提前錄入的標(biāo)準(zhǔn)進行對比，從而判斷產(chǎn)品外觀是否存在瑕疵[6]。檢測系統(tǒng)中，圖片傳感器的作用非常重要，利用圖像采集模塊收集產(chǎn)品的多種外觀特征，對這些信息初步處理，能實現(xiàn)對產(chǎn)品外觀信息的初步判斷。接下來，圖像分析模塊會對圖像信息做出詳細判斷，判定是否標(biāo)準(zhǔn)，得出準(zhǔn)確的結(jié)果。產(chǎn)品外觀質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)需要將處理結(jié)果和設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)對比得出，如不在相應(yīng)的控制范圍內(nèi)，檢測系統(tǒng)會將其刪除并發(fā)出警報信號。

機器視覺技術(shù)檢測系統(tǒng)包括了光源、鏡頭、工業(yè)相機、圖像處理軟件、監(jiān)視器等。機器視覺應(yīng)用包括了檢測和機器人兩個方面，檢測分為高精度定量檢測（如機械部件尺寸和位置）和不用量器定性檢測（如產(chǎn)品外觀、缺陷檢測等）。機器人視覺的作用是指引機器人進行大范圍的操作和移動。小范圍操作時需要使用到觸覺傳感技術(shù)[7]。

4 機器視覺技術(shù)的應(yīng)用前景

機器視覺技術(shù)因為良好的檢測效果，能較為準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中的瑕疵，在產(chǎn)品檢測中得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)階段的機器視覺技術(shù)主要被應(yīng)用在電子行業(yè)，電子行業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量要求較高，有著過硬的生產(chǎn)技術(shù)和檢測水平。生產(chǎn)的電子元件由于高標(biāo)準(zhǔn)的精度要求，以往的檢測手段不能滿足實際的要求，先進的機器視覺技術(shù)的引用提高了對電子元件檢測的標(biāo)準(zhǔn)，大大的減少了電子產(chǎn)品的殘次情況，為電子元件的外觀質(zhì)量提供了強大的保障，維護了企業(yè)的形象。目前的機器視覺技術(shù)應(yīng)用在電子產(chǎn)品制造，用于檢查測定；手機制造時，機器視覺技術(shù)從透鏡模塊到成品外觀，向手機制造過程的各個環(huán)節(jié)滲透；半導(dǎo)體檢測方面，機器視覺技術(shù)用于硅片DPM條碼閱讀等方面，在半導(dǎo)體制造過程中的多個環(huán)節(jié)提供檢測和解釋技術(shù)；消費品方面，機器視覺技術(shù)用于化妝品等多種消費材料制造過程中的外觀檢查和查出。另外，機器視覺技術(shù)在物流行業(yè)和汽車配件行業(yè)也有著很大的潛力。隨著科技的發(fā)展進步，機器視覺技術(shù)將有更加廣泛的應(yīng)用，為各個行業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益[8]。

5 結(jié)論

綜上所述，產(chǎn)品的外觀質(zhì)量關(guān)乎到企業(yè)形象和企業(yè)的生產(chǎn)效益。企業(yè)若想提升自己產(chǎn)品的銷量和口碑，必須要加強產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，減小外觀或者包裝上的不足之處?；跈C器視覺的產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測技術(shù)能通過對產(chǎn)品外觀圖像的處理，由系統(tǒng)對收集到的圖像信息做出分析，從而判定產(chǎn)品中，是否存在瑕疵。機器視覺技術(shù)的應(yīng)用，提升了產(chǎn)品檢測的效率，保障了產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。基于機器視覺技術(shù)的檢測系統(tǒng)在操作時也非常方便，通過對系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，簡化操作界面，為企業(yè)產(chǎn)品的外觀質(zhì)量檢測提供了保障。