導(dǎo)語：電子接插件在線質(zhì)量檢測(cè)論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1檢測(cè)系統(tǒng)介紹

機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)不僅僅是視覺，它與機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)控制、硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)緊密聯(lián)系，不可分割。穩(wěn)定的機(jī)械結(jié)構(gòu)定位、快速精確的送料系統(tǒng)、可靠的硬件系統(tǒng)和友好靈活的軟件系統(tǒng)都是一個(gè)成功的視覺檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所必須考慮的因素。

1.1系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)根據(jù)機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)原理來進(jìn)行設(shè)計(jì)和選型。由機(jī)器視覺系統(tǒng)原理的論述，我們可知系統(tǒng)原理是對(duì)從真實(shí)世界采集到圖像信息使用一系列的軟件算法進(jìn)行處理分析，提取我們所需要的特征信息和計(jì)算結(jié)果，計(jì)算機(jī)將根據(jù)我們所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)果進(jìn)行判定，再根據(jù)檢測(cè)結(jié)果反饋對(duì)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作的控制過程。

1.2檢測(cè)項(xiàng)目與要求

目前，機(jī)器視覺在電子接插件整個(gè)制造流程中都有一定的應(yīng)用，只是根據(jù)工藝特點(diǎn)和要求的不同，其所扮演的角色各有不同。沖壓是接插件金屬端子的制造區(qū)，作為接插件的主要構(gòu)成部分，金屬端子的形狀、尺寸影響著后續(xù)的工藝及成品的質(zhì)量。因此，在沖壓工程中必須對(duì)金屬端子的關(guān)鍵尺寸和表面缺陷等外觀質(zhì)量進(jìn)行在線檢測(cè)，以保證金屬端子的品質(zhì)，減少不良品的數(shù)量，并且對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的問題，進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。對(duì)沖壓后的接插件進(jìn)行視覺檢測(cè)是減少損失的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。接插件的外觀質(zhì)量缺陷通常具有復(fù)雜性和多樣性的特點(diǎn)，目前接插件的外觀質(zhì)量還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。本文根據(jù)某大型接插件生產(chǎn)廠商提供的缺陷情況，歸納得出所檢測(cè)接插件的外觀質(zhì)量缺陷主要是影響其功用的引腳缺陷、魚眼缺陷和表面缺陷。1)引腳尺寸在沖壓過程中，由于長時(shí)間工作后模具出現(xiàn)磨損，或者金屬料帶出現(xiàn)偏斜、拱起，會(huì)使沖壓后的接插件出現(xiàn)引腳偏細(xì)或偏粗。2)引腳間距由于金屬料帶與沖壓模具之間的水平相對(duì)運(yùn)動(dòng)存在移位、阻滯等現(xiàn)象，同時(shí)金屬料帶在傳送過程中與料槽存在碰撞或摩擦，容易使沖壓后的接插件出現(xiàn)引腳歪斜扭曲，這種缺陷在引腳較長的接插件中很容易出現(xiàn)。3)魚眼缺陷沖壓過程中，由于模具與金屬料帶的垂直運(yùn)動(dòng)距離不足，導(dǎo)致魚眼沒有或者沒有被壓穿。4)表面缺陷接插件與料槽間存在碰撞和摩擦現(xiàn)象，會(huì)使接插件表面產(chǎn)生細(xì)長狀的劃痕，沖壓過程中，料帶上的金屬跳屑容易引起接插件表面壓傷，壓傷比劃痕粗，一般呈不規(guī)則凹陷狀。沖壓模具與金屬料帶的垂直相對(duì)運(yùn)動(dòng)存在移位、阻滯，易引起毛刺、飛邊缺陷，飛邊比毛刺要粗一些。

1.3系統(tǒng)組成及其工作流程

根據(jù)機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)的原理和本系統(tǒng)的功能要求，可知本系統(tǒng)主要由料帶傳送部分、圖像采集部分、圖像處理部分、單片機(jī)控制部分組成。機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)的主要工作流程是:首先，計(jì)算機(jī)接收來自相機(jī)或圖像采集卡的圖像信息;然后根據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)的功能要求，對(duì)獲取的圖像進(jìn)行相應(yīng)的分析處理，完成檢測(cè)任務(wù);最后輸出檢測(cè)結(jié)果。

2核心圖像處理模塊

2.1定位孔檢測(cè)

由于受到各種機(jī)械和電子干擾或遲滯的影響，在視覺系統(tǒng)每次所采集的圖像上，待測(cè)物體的位置都會(huì)有變化，因此在進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)之前，系統(tǒng)必須首先在視野范圍內(nèi)確定目標(biāo)被測(cè)物的位置，并且所采用的算法能夠自適應(yīng)被測(cè)物體在圖像中的位置變動(dòng)。接插件的沖壓工藝為:沖定位孔→分離→沖外形→寬邊彎曲Z形彎曲，定位孔是接插件沖壓中必不可少的重要部分，并且重復(fù)定位精度高，接插件其它部分的位置都是以定位孔為參考基準(zhǔn)的，因此本系統(tǒng)選用接插件圖像上的定位孔作為待檢接插件位置信息的基準(zhǔn)，并以此實(shí)現(xiàn)其它檢測(cè)模塊的定位。一般情況下，本檢測(cè)系統(tǒng)的滑槽限位夾具機(jī)構(gòu)加上高精度的伺服運(yùn)動(dòng)控制能夠保證被測(cè)接插件在圖像中的位置變化不會(huì)太大，這提高了系統(tǒng)利用定位孔實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖像位置信息獲取的穩(wěn)定性。倘若出現(xiàn)個(gè)別被測(cè)接插件的定位孔無法獲取，不能確定目標(biāo)圖像的位置信息，通?？梢哉J(rèn)為檢測(cè)系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的問題或者是沖壓機(jī)床出現(xiàn)了生產(chǎn)故障。

2.2魚眼檢測(cè)

魚眼檢測(cè)需要完成對(duì)接插件產(chǎn)品中魚眼大小和數(shù)量的檢測(cè)，對(duì)魚眼的尺寸參數(shù)精度要求不高，因此本系統(tǒng)采用快速的Blob分析算法完成對(duì)魚眼的質(zhì)量檢測(cè)。魚眼檢測(cè)的具體流程是:首先通過系統(tǒng)所獲取的定位孔位置信息和接插件產(chǎn)品參數(shù)確定魚眼ROI的位置，然后在魚眼ROI內(nèi)進(jìn)行圖像二值化，再進(jìn)行Blob分析獲取魚眼的面積、長軸和短軸等參數(shù)，最后根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的容許值進(jìn)行結(jié)果判斷。

2.3引腳檢測(cè)

引腳是接插件產(chǎn)品的關(guān)鍵部分，需要完成對(duì)其尺寸的測(cè)量。本系統(tǒng)采用邊緣檢測(cè)算法實(shí)現(xiàn)對(duì)引腳長度、寬度、傾斜度以及引腳間距的測(cè)量。引腳檢測(cè)的具體流程為:首先通過系統(tǒng)所獲取的定位孔位置信息和接插件產(chǎn)品參數(shù)確定引腳ROI的位置，然后在引腳ROI內(nèi)進(jìn)行邊緣檢測(cè)獲取引腳的尺寸參數(shù)，最后根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的容許值進(jìn)行結(jié)果判斷。

2.4表面缺陷檢測(cè)

表面缺陷檢測(cè)部分的核心是在接插件的目標(biāo)表面圖像中尋找存在的缺陷，并定位和判斷。接插件產(chǎn)品的表面缺陷主要是劃痕和壓傷，需要檢測(cè)的部分涉及整個(gè)表面，待檢面積較大，同時(shí)產(chǎn)品的形狀復(fù)雜，這就要求表面缺陷檢測(cè)算法必須注重時(shí)間性能。表面缺陷檢測(cè)算法多種多樣，其經(jīng)典算法有圖像差影法、缺陷圖像的特征提取與選擇和形態(tài)學(xué)處理等。為了適應(yīng)接插件的高速在線檢測(cè)，本系統(tǒng)根據(jù)接插件產(chǎn)品自身特點(diǎn)，將形態(tài)學(xué)和差影法相結(jié)合，對(duì)傳統(tǒng)的差影算法進(jìn)行了改進(jìn)，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。表面缺陷檢測(cè)的具體流程是:首先確定表面檢測(cè)ROI設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)模板，然后采用改進(jìn)的差影算法進(jìn)行表面缺陷定位，再采用Blob分析確定表面缺陷的參數(shù)獲取，最后根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的容許值進(jìn)行結(jié)果判斷。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1系統(tǒng)運(yùn)行速度結(jié)果及分析

通過多線程技術(shù)，并且采用多核計(jì)算機(jī)，本機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了四幅圖像采集和處理的并行操作，因此系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間取決于四個(gè)檢測(cè)部分最慢的一個(gè)。理論圖像采集傳輸時(shí)間是由圖像大小和采用的圖像傳輸方式以及硬件決定(硬件引起的差異一般很小)。本系統(tǒng)的圖像大小為656×492(8位像素深度)，采用IEEE1394b火線傳輸協(xié)議(理論支持100MB/s數(shù)據(jù)傳輸);本系統(tǒng)采用的相機(jī)數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到62.5MB/s，所以理論圖像傳輸時(shí)間為656×492/62.5=5.2ms;又由于一張1394卡插的是兩個(gè)相機(jī)，相當(dāng)于兩個(gè)相機(jī)共用一條總線，時(shí)間要乘以2，即是10.4ms，再加上少量的曝光時(shí)間，所以理論上一個(gè)相機(jī)的圖像采集傳輸時(shí)間是大于10.4ms的。圖像處理時(shí)間沒有一個(gè)理論的計(jì)算，因?yàn)槌绦虿糠州^為復(fù)雜，所以采用實(shí)際運(yùn)行測(cè)量來估算。

3.2系統(tǒng)檢測(cè)精度及分析

系統(tǒng)的檢測(cè)精度主要是針對(duì)引腳的長度、寬度及間距而言的，影響因素有相機(jī)的像素當(dāng)量和圖像的處理算法。相機(jī)像素為656×492，圖像視野大小為30.8mm×23mm(不同的相機(jī)由于相機(jī)高度和焦距調(diào)整的細(xì)微差距可能存在較小的波動(dòng))。此個(gè)測(cè)試相機(jī)通過標(biāo)定計(jì)算，像素當(dāng)量為0.047mm。本系統(tǒng)采用的算法中，定位孔的檢測(cè)基于邊緣檢測(cè)是亞像素精度算法，魚眼檢測(cè)算法和表面缺陷算法基于BLOB分析是像素精度，尺寸檢測(cè)算法基于邊緣檢測(cè)是亞像素精度，所以整個(gè)系統(tǒng)的圖像算法精度是控制在正負(fù)一個(gè)像素當(dāng)量的范圍之內(nèi)的。

4結(jié)論

根據(jù)接插件生產(chǎn)廠商所提出的產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測(cè)要求，綜合機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)的原理和特點(diǎn)，本文成功地將機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到接插件外觀質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域，研究并開發(fā)了基于機(jī)器視覺的接插件外觀質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接插件各種沖壓缺陷(包括尺寸參數(shù)和表面缺陷)的在線檢測(cè)，并且達(dá)到了廠家測(cè)量誤差小于±0.05mm、檢測(cè)周期小于200ms的檢測(cè)要求，提高了接插件檢測(cè)的自動(dòng)化程度。檢測(cè)系統(tǒng)軟件以VisualC++6.0為開發(fā)平臺(tái)，基于第三方圖像處理軟件開發(fā)包進(jìn)行二次開發(fā)，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法和多線程編程技術(shù)，降低了系統(tǒng)的開發(fā)難度，系統(tǒng)的可讀性、可操作性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性較好，同時(shí)系統(tǒng)的界面友好，操作簡單，符合現(xiàn)場(chǎng)操作人員的使用習(xí)慣。

作者:鄒龍飛 韓震宇 馬鵬 蘭云 單位:四川大學(xué)