【正文】 數(shù)據(jù)見(jiàn)表 51 和表 52。為了把各種不同類型的目標(biāo)缺陷分類，需要識(shí)別出它們之間的不同。掃描內(nèi)外光圈所得數(shù)據(jù)曲線如圖 418 所示。即 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 0 100 200 300 400 500 600 700 800 圖像數(shù)據(jù) 圖像寬（ X） 圖像高（Y） 600 500 400 300 200 100 0 圖像寬（ X） 0 100 200 300 400 500 600 700 800 圖像數(shù)據(jù) 圖像高（Y） 600 500 400 300 200 100 0 iv 3? 若滿足上式 ，應(yīng)于剔出。 系統(tǒng) 主要有以下幾個(gè)模塊 ： 圖像實(shí)時(shí)采集模塊、圖像預(yù)處理模塊、 閾 值選取模塊、圖像測(cè)量模塊、缺陷檢測(cè)模塊、缺陷識(shí)別模塊，其過(guò)程如圖 41 所示。 圖像顯示窗口是指在 VAG 顯示器上顯示的圖像尺寸 ， 其最大值不能超過(guò)輸入圖像窗口 。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 3 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)是由 CCD 攝像頭、照明系統(tǒng)、圖像采集卡、機(jī)械裝置、主控計(jì)算機(jī)等部件組成，圖 31 為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。由于歷史發(fā)展或領(lǐng)域本身的特點(diǎn) ， 這些學(xué)科有某種程度的相互重疊。 圖象處理和 分析中的一個(gè)重要事實(shí)是對(duì)特殊的問(wèn)題需要特殊的解決方法 。把水平傳輸寄存器的內(nèi)容送進(jìn)放大器就得到 1 幀隔行的視頻信號(hào) 。 最后 ， 圖象處理和分析主要是運(yùn)算 ， 所使用的設(shè)備主要是計(jì)算機(jī) 。 圖像工作者普遍認(rèn)為 需對(duì)圖像和 圖像 處理技術(shù)進(jìn)行綜合研究和應(yīng)用 ， 這個(gè)工作的框架就形成了圖像工程。它是用各種觀測(cè)系統(tǒng)以不同形式和手段觀測(cè)客觀世界而獲得的 ， 可以直接或間接作用于人眼并進(jìn)而產(chǎn)生視知覺(jué)的實(shí)體。本論文的目標(biāo)就是以己有的圖像處理理論為基礎(chǔ) ,通過(guò)大量的實(shí)際實(shí)驗(yàn) ,設(shè)計(jì)適合本產(chǎn)品表面缺陷檢測(cè)的算法。 關(guān)鍵詞 ： 機(jī)器視覺(jué) 表面缺陷 CCD 圖像處理 缺陷檢測(cè) 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) II Abstract In order to continually promote the quality of product and efficiency of production, the online automatic inspection technology of surface defect of metal workpiece has bee more and more important in the process of production. This paper designs an automatic system based on machine vision, which can inspect surface defect of metal workpiece timely without any damage on it. Firstly, using CCD and multichannel image acquisition card to acquire images, the system has accelerated the inspection speed and reduced the requirements of CCD on the performance to do the timely online inspection more easily under the current condition。 secondly, according to the practical application of threshold, the system has used the segmentation threshold of selecting an image automatically to select the workpiece information from images and scan that information to realize the automatic measurement of the system。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在國(guó)外 ， 機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在半導(dǎo)體及電子行業(yè) ， 其中大概 40%50%都集中在半導(dǎo)體行業(yè)。人的視覺(jué)系統(tǒng)就是一個(gè)觀測(cè)系統(tǒng) ， 通過(guò)它得到的圖像就是客觀景物在人眼中形成的影像。圖像工程學(xué)科是將數(shù)學(xué)、光學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的原理 ， 結(jié)合在圖像應(yīng)用中積累的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)而發(fā)展起來(lái)的。 以下對(duì)各模塊 的簡(jiǎn)介 。 對(duì)偶數(shù)列感光基元重復(fù)以上過(guò)程就可得到另 1 幀隔行的視頻信號(hào) 。 機(jī)器視覺(jué)技術(shù) 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)簡(jiǎn)介 機(jī)器視覺(jué)是一個(gè)相當(dāng) 新興的 研究領(lǐng)域。但是 ， 機(jī)器視覺(jué)與其他學(xué)科又有著一定的區(qū)別 ， 其成像系統(tǒng) 光源 主機(jī) 視 覺(jué) 系統(tǒng) 場(chǎng)景 圖像 描述 反饋 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 特點(diǎn)是 ： 綜合技術(shù) 機(jī)器視覺(jué)是一項(xiàng)綜合技術(shù) ， 其中包括數(shù)字圖像處理技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)、控制技術(shù)、電光源照明技術(shù)、光學(xué)成像技術(shù)、傳感器技術(shù)、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)等。其工作過(guò)程是 ： 首先將工件送到 CCD 攝像頭視場(chǎng)內(nèi) ； 然后由成像系統(tǒng)和圖像采集卡將圖像采集到計(jì)算機(jī)內(nèi)部 ； 運(yùn)用圖像處理技術(shù)對(duì)采集到的原始圖像進(jìn)行預(yù)處理以改善圖像質(zhì)量，從中提 取感興趣的特征量 ； 最后運(yùn)用模式識(shí)別技術(shù)對(duì)取到得特征量進(jìn)行分類整理以完成系統(tǒng)的檢測(cè)。 當(dāng)圖像顯示窗口小于視頻輸入窗口時(shí) ， 有兩 種方法可以采用 。 圖 41 缺陷檢測(cè)過(guò)程 4. 1 圖像實(shí)時(shí)采集模塊 為了準(zhǔn)確、及時(shí)獲得圖像的當(dāng)前狀態(tài)，需要不斷地通過(guò)圖像采集卡將 CCD攝像系統(tǒng)的圖像信息直接讀取到計(jì)算機(jī)內(nèi)存，在計(jì)算機(jī)內(nèi) 存中進(jìn)行其他的后續(xù)處理，如 ： 圖像濾波、圖像測(cè)量、缺陷檢測(cè)等等。下面圖 49 是經(jīng)過(guò)剔出粗大誤差之后工件圓心的 x 坐標(biāo)和 y 坐標(biāo)的曲線圖，可以明顯地看出經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)已經(jīng)比較統(tǒng)一 。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 0 100 200 300 400 500 600 極坐標(biāo)半徑 灰度值 600 500 400 300 200 100 0 圖 418 工件內(nèi)光圈和外光圈寬度掃描曲線 檢測(cè)圖像經(jīng)過(guò)圖像預(yù)處理、去除光圈，選取合適的閾值對(duì)所得到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，再通過(guò)膨脹和腐蝕，就可以把圖像的缺陷信息提取出來(lái)，如圖 419所示。根據(jù)缺陷的形狀信息，可以用一組描述特征來(lái)表示其特性。 進(jìn)行合格限度樣品檢測(cè)的目的是為了確定區(qū)分工件合格與否的標(biāo)準(zhǔn) ， 即周長(zhǎng)和面積兩個(gè)特征的數(shù)據(jù) ， 以便將各種缺陷的面積和周長(zhǎng)與之對(duì)比 ， 從而確定判斷的依據(jù) 。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 第 5 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 一 、 將企業(yè)提供的各種缺陷的合格限度樣品按已經(jīng)完成的程序進(jìn)行檢測(cè)獲得其缺陷的特征參數(shù)面積值 、 周長(zhǎng)值 ， 單位為 ： 像 素個(gè)數(shù) 。 圖 425 去除小面積區(qū)域 4. 6 缺陷識(shí)別模塊 經(jīng)過(guò)以上處理，從原始圖像中提取出了含有缺陷的圖像信息，得到了目標(biāo)缺陷。由此，可得到此角度方向上的內(nèi)光圈和外光圈的寬度為 ： 2143==內(nèi)外k r rk r r?? 如果所檢測(cè)的工件為圓片，遇到第二次灰度突變之后，當(dāng)極半徑 r 的大小增大到所檢測(cè)工件的外徑大小時(shí)，停止該 灰 度方向的繼續(xù)掃描二可得到此角度方向上的內(nèi)光圈和外光圈的寬度為 ： 21=0=內(nèi)外kk r r? 另外，由于在同一個(gè)方向，即 1 2 3 4= = =? ? ? ? 。 為了把掃描到的粗大誤差去除掉，采用 3? 準(zhǔn) 則來(lái)判斷每個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)是否是存在誤差。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 4 章 缺陷檢測(cè)軟件設(shè)計(jì) 由于本系統(tǒng)是一個(gè)完整、實(shí)時(shí)的缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，需要系統(tǒng)從原始圖像采集到圖像預(yù)處理、 閾值 選取、分割，再到模式識(shí)別，最后到缺陷種類分選整套過(guò)程有一個(gè)全面、整體的設(shè)計(jì)。 在 NTCS 制式為 64 X 480。如利用指紋、虹膜、人臉、語(yǔ)音等識(shí)別技術(shù)、行為識(shí)別技術(shù)與運(yùn)動(dòng)跟蹤技術(shù)、多攝像機(jī)融合技術(shù)構(gòu)成視覺(jué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) ， 用于信息安全、智能交通、反恐防盜、身份鑒別等。 有不少學(xué)科的研究目標(biāo)與機(jī)器視覺(jué)相近或者相關(guān) ， 這些學(xué)科中包括圖像處理、模式識(shí)別或圖像識(shí)別、圖像理解等。 這些圖像卡包括用于圖象數(shù)字化和臨時(shí)存儲(chǔ)的圖像采集卡 ， 用于以視頻速度進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的算術(shù)邏輯單元 ， 以及前面提到的幀緩存 。 先將奇數(shù)列感光基元的 內(nèi)容順序送進(jìn)垂直傳輸寄存器 ， 然后再送進(jìn)水平傳輸寄存器 。 圖像通信可借助綜合業(yè)務(wù)網(wǎng) 、 計(jì)算機(jī)局網(wǎng) ，甚至普通電話網(wǎng)等 。另外 ， 圖像技術(shù)還可包括為完成上述功能而進(jìn)行的硬件設(shè)計(jì)及制長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 作等方面的技術(shù) 由于圖像技術(shù)近年來(lái)得到極大的重視和長(zhǎng)足的進(jìn)展 ， 出現(xiàn)了許多新理論、新方法、新算法、新手段、新設(shè)備。圖像對(duì)我們并不陌生。因此 ,機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在這類在線檢測(cè)任務(wù)中的應(yīng)用 ,仍然是一個(gè)難題。該系統(tǒng)采用面陣 CCD 和多通道圖像采集卡作為圖像采集部分，提 高了檢測(cè)系統(tǒng)的速度并降低了對(duì) CCD 的性能要求，使系統(tǒng)在現(xiàn)有的條件下比較容易實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線檢測(cè) ； 采用自動(dòng)選取圖像分割 閾 值，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的閾值把工件信息從圖像中提取出來(lái)并掃描工件 圖像中的信息，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)測(cè)量 ； 根據(jù)掃描得到的工件信息去除掉工件邊緣的光圈，利用自動(dòng)選取的 閾值 對(duì)金屬工件表面的圖像進(jìn)行二值化分割，從而實(shí)現(xiàn)各種缺陷的自動(dòng)提取 及識(shí)別。 finally, the system has removed the aperture on the edge of workpiece in accordance with the workpiece information of scan and conducted the binarization segmentation on the image of the metal workpiece surface by using the automatic selection threshold to automatically select and identify varied defects. Keywords: machine vision。具體如 PCB 印刷電路 ： 各類生產(chǎn)印刷電路板組裝技術(shù)、設(shè)備 ， 單、雙面、多層線路板 ， 覆銅板及所需的材料及輔料 ； 輔助設(shè)施以及耗材、油墨、藥水藥劑、配件 ； 電子封裝技術(shù)與設(shè)備 ； 絲網(wǎng)印刷設(shè)備及絲網(wǎng)周邊材料等。圖像信息不僅包含光通量分布 ， 而且也還包含人類視覺(jué)的主觀感受。 圖像工程的內(nèi)容非常豐富 ， 根據(jù)抽象程度和研究方法等的不同可分為三個(gè)層次 ： 圖象處理、圖象分析和圖 像理解。 圖像采集模塊 采集數(shù)字圖象需要兩種裝置 。 將 2 幀合起來(lái)就得到隔行掃描電視的 1 場(chǎng) (?)。機(jī)器視覺(jué)發(fā)展到現(xiàn)在已有 15 年 的 歷史。這些技術(shù)在機(jī)器視覺(jué)中是并列關(guān)系 ， 相互協(xié)調(diào) 應(yīng)用才能構(gòu)成一個(gè)成功的工業(yè)機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng) 強(qiáng)調(diào)工業(yè)可靠性 機(jī)器視覺(jué)強(qiáng)調(diào)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的可靠性 ， 要求能夠適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中惡劣的環(huán)境 ， 有較高的容錯(cuò)能力和安全性 ， 不會(huì)破壞工業(yè)產(chǎn)品。下面分別介紹系統(tǒng)的各部分的組成及工作原理。 一種方法是減少視頻輸入窗口的大小 ， 即重新設(shè)置起始行 、 終止行 、 起始列 、 終止列 。 4. 2 圖像預(yù)處理模塊 為去掉噪聲對(duì)圖像的于擾，要將剛采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如 ： 去除孤立點(diǎn)、平滑、濾波等 ； 同時(shí)，還要對(duì)圖像進(jìn)行灰度調(diào)整，增加對(duì)比度，為后續(xù)的圖像處理工作做準(zhǔn)備，如圖 42 所示。 圖 49 經(jīng)過(guò)剔出誤差后的 x 坐標(biāo)數(shù)據(jù)曲線和 y 坐標(biāo)數(shù)據(jù)曲線 圖 410 半徑計(jì)算 由圓心坐標(biāo)，再結(jié)合去除粗大誤差后掃描數(shù)據(jù)就可以計(jì)算工件的半徑大小， 如 圖 410 所示、 在 x 方向上 ? ? ? ? ? ? ? ?22220 0 0 0 /2???? ? ? ? ? ? ? ?????j i j i k jr x x y y x x y y 1???n jjxrr N 其中， n 為圖像的高度， N 為 0?jr 的個(gè)數(shù)； 在 y 方向上 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 ? ? ? ? ? ? ? ?22220 0 0 0 /2???? ? ? ? ? ? ? ?????i i j i j kr x x y y x x y y 1