论文部分内容阅读
摘要：针对片式电子元器件尺寸小、重量轻等特点，设计和实现了一种基于机器视觉检测技术的全自动高速外观检测机，具有快速、高识别率、易操作的特點。通过图像传感采集待检测产品视觉图像，专用控制器进行图像处理及外围设备控制，最终判别产品是否存在外观缺陷。具有较高的集成度和处理性能，特别适用于一些高速运行的生产场合，具有良好的市场前景。
关键词：机器视觉；外观检测；图像处理
1. 引言
随着近年来电子通讯等相关产业的迅速发展，电子元器件的国内外市场需求也迅速增加。片式电子元器件以其尺寸小、体积小、重量轻、可靠性高、抗振性好、电性能稳定、焊点缺陷率低、安装密度高、高频特性好、装配成本低、能够与自动装贴设备相匹配等优越性，在电子设备，尤其是一些高端新产品中得以广泛应用[1]。片式电子元器件性能、质量的好坏直接影响电子产品的性能，其外观（尺寸、缺陷等）检测是保证元件产品质量的一个重要环节。现行人工目检方式再无法满足速度或质量上的要求，研制出速度快、效率高、性价比合理的电子元器件外观缺陷检测设备，是市场发展的迫切需要[2]。
2. 系统原理
基于机器视觉的产品外观检测技术是指通过图像傳感采集待检测产品视觉图像，通过图像处理技术对图像进行处理、提取目标特征，最终判别产品是否存在外观缺陷[3]。
本系统的原理框图如图1所示[3]，参考国外图像高速检测技术，依据高速检测原理，把元件高速输送到透明玻璃转盘上，采用彩色光源照明、通过高速千兆网相机采集元件图像，将图像经过预处理后送到图像缺陷检测模块中，运用多种算法检测图像的缺陷特征，并根据预设的容许度输出检测结果，同时将相应的信号传送给运动控制系统，按检测结果把元件吹到相应的收料仓中。其高精确的视觉检测系统采用高速数字面阵CCD、彩色LED光源照射成像、视觉检测算法等基础技术原理。
3. 系统设计
3.1 高速传送结构
系统要求实现把片式元件在上料、光纤定位检测、元件上表面检测、元件下表面检测、元件侧面检测、分仓机构等工序高速传送并完成各工序功能，线速度达到30米/分钟，并易于获得元件传送过程的位置数据，以准确完成对元件的检测和分选。由于工序多，传送速度高，较难实现片式元件的高速传送。
经综合研究和考虑，采用高透光率透明玻璃圆盘转动进行元件的传送。透明玻璃为材质可以实现直接对元件上表面及下表面进行视觉检测，不需要对元件翻转等中间环节；圆盘转动的方式利用圆周半径越大、线速度越大的原理，实现元件的高速传送，具有占地空间小、连续性、稳定性好的优点。如图2所示：
3.2 图像采集系统
要求视觉系统能对片式元件的长、宽、厚度等外形尺寸和缺角，内极暴露，起泡，爆裂，表面污染，褪色等外观缺陷进行准确的检测分选，不同的缺陷对光线的反射方向不同，照射光线方向及光强直接影响CCD摄像采集图像清晰度，较难实现各种缺陷的最佳图像[4]。
系统采用的LED光源是由多组颜色不同、照明角度不同的LED灯组构成，形成多个不同方位对元件表面进行照射，使元件外观缺陷对比更明显，外形尺寸边界更加清晰，结合高速高分辨率CCD摄像系统进行图片采集，图像成形清晰，易于处理。如图3所示：
3.3 图像处理算法
针对元件的各种外观缺陷，在图像预处理阶段通过采用自适应canny算法准确提取各类缺陷的边缘信息；在缺陷判断过程中，针对不同批次检测产品的外观差异变化较大的难题，采用神经网络、进化算法等手段首先对该批次的元件的样品进行预学习，智能调整缺陷检测的参数，从而提高识别的正确率。
3.4 高速分选结构
系统要求最高分选速度达到4000片/分钟。目前国外知名品牌如SMC、FESTO、KOGANEI的电磁阀响应速度最高达到1200次/分钟，难以实现该分选速度的要求。经研究，采用美国的高速电磁阀，响应频率每分钟上万次；同时采用双阀交错响应的排料分选方式，使阀体的使用频率降低，保证分选的高速性、准确性和可靠性。
4 结论
本文设计和实现了一种基于机器视觉技术的、适用于片式电子元件的全自动高速外观检测机。该设备综合应用光、机、电一体化技术，具有快速、高识别率、易操作的特点，最高检测速度为4412 片/分钟，是片式电子元件外观质量监控的关键设备，可适用于0603、0402小规格的片式电容、叠层电感等片式元件的外观检测分选，具有良好的市场前景。
参考文献：
[1]康恩铭. 浅谈电子元件的片式化发展[J]. 通讯世界，2016 （23） ：297-297
[2]王波. 基于机器视觉的产品外观检测机研发[D].哈尔滨工业大学，2013
[3]J.R.Parker. 图像处理与计算机视觉算法及应用[M].北京.清华大学出版社，2012
[4]曾歆懿. 贴片产品机器视觉检测中的图像获取与处理[D].广东工业大学，2007
关键词：机器视觉；外观检测；图像处理
1. 引言
随着近年来电子通讯等相关产业的迅速发展，电子元器件的国内外市场需求也迅速增加。片式电子元器件以其尺寸小、体积小、重量轻、可靠性高、抗振性好、电性能稳定、焊点缺陷率低、安装密度高、高频特性好、装配成本低、能够与自动装贴设备相匹配等优越性，在电子设备，尤其是一些高端新产品中得以广泛应用[1]。片式电子元器件性能、质量的好坏直接影响电子产品的性能，其外观（尺寸、缺陷等）检测是保证元件产品质量的一个重要环节。现行人工目检方式再无法满足速度或质量上的要求，研制出速度快、效率高、性价比合理的电子元器件外观缺陷检测设备，是市场发展的迫切需要[2]。
2. 系统原理
基于机器视觉的产品外观检测技术是指通过图像傳感采集待检测产品视觉图像，通过图像处理技术对图像进行处理、提取目标特征，最终判别产品是否存在外观缺陷[3]。
本系统的原理框图如图1所示[3]，参考国外图像高速检测技术，依据高速检测原理，把元件高速输送到透明玻璃转盘上，采用彩色光源照明、通过高速千兆网相机采集元件图像，将图像经过预处理后送到图像缺陷检测模块中，运用多种算法检测图像的缺陷特征，并根据预设的容许度输出检测结果，同时将相应的信号传送给运动控制系统，按检测结果把元件吹到相应的收料仓中。其高精确的视觉检测系统采用高速数字面阵CCD、彩色LED光源照射成像、视觉检测算法等基础技术原理。
3. 系统设计
3.1 高速传送结构
系统要求实现把片式元件在上料、光纤定位检测、元件上表面检测、元件下表面检测、元件侧面检测、分仓机构等工序高速传送并完成各工序功能，线速度达到30米/分钟，并易于获得元件传送过程的位置数据，以准确完成对元件的检测和分选。由于工序多，传送速度高，较难实现片式元件的高速传送。
经综合研究和考虑，采用高透光率透明玻璃圆盘转动进行元件的传送。透明玻璃为材质可以实现直接对元件上表面及下表面进行视觉检测，不需要对元件翻转等中间环节；圆盘转动的方式利用圆周半径越大、线速度越大的原理，实现元件的高速传送，具有占地空间小、连续性、稳定性好的优点。如图2所示：
3.2 图像采集系统
要求视觉系统能对片式元件的长、宽、厚度等外形尺寸和缺角，内极暴露，起泡，爆裂，表面污染，褪色等外观缺陷进行准确的检测分选，不同的缺陷对光线的反射方向不同，照射光线方向及光强直接影响CCD摄像采集图像清晰度，较难实现各种缺陷的最佳图像[4]。
系统采用的LED光源是由多组颜色不同、照明角度不同的LED灯组构成，形成多个不同方位对元件表面进行照射，使元件外观缺陷对比更明显，外形尺寸边界更加清晰，结合高速高分辨率CCD摄像系统进行图片采集，图像成形清晰，易于处理。如图3所示：
3.3 图像处理算法
针对元件的各种外观缺陷，在图像预处理阶段通过采用自适应canny算法准确提取各类缺陷的边缘信息；在缺陷判断过程中，针对不同批次检测产品的外观差异变化较大的难题，采用神经网络、进化算法等手段首先对该批次的元件的样品进行预学习，智能调整缺陷检测的参数，从而提高识别的正确率。
3.4 高速分选结构
系统要求最高分选速度达到4000片/分钟。目前国外知名品牌如SMC、FESTO、KOGANEI的电磁阀响应速度最高达到1200次/分钟，难以实现该分选速度的要求。经研究，采用美国的高速电磁阀，响应频率每分钟上万次；同时采用双阀交错响应的排料分选方式，使阀体的使用频率降低，保证分选的高速性、准确性和可靠性。
4 结论
本文设计和实现了一种基于机器视觉技术的、适用于片式电子元件的全自动高速外观检测机。该设备综合应用光、机、电一体化技术，具有快速、高识别率、易操作的特点，最高检测速度为4412 片/分钟，是片式电子元件外观质量监控的关键设备，可适用于0603、0402小规格的片式电容、叠层电感等片式元件的外观检测分选，具有良好的市场前景。
参考文献：
[1]康恩铭. 浅谈电子元件的片式化发展[J]. 通讯世界，2016 （23） ：297-297
[2]王波. 基于机器视觉的产品外观检测机研发[D].哈尔滨工业大学，2013
[3]J.R.Parker. 图像处理与计算机视觉算法及应用[M].北京.清华大学出版社，2012
[4]曾歆懿. 贴片产品机器视觉检测中的图像获取与处理[D].广东工业大学，2007