外觀檢查（異物/瑕疵/缺陷）

外觀檢測(cè)，是指用于確認(rèn)部件及產(chǎn)品表面異物、瑕疵、缺陷的檢測(cè)。外觀檢測(cè)通?？捎糜谙铝袡z測(cè)內(nèi)容。

檢測(cè)食品包裝上附著的異物
檢測(cè)布匹上附著的污點(diǎn)
檢測(cè)金屬、樹(shù)脂部件上的瑕疵
檢測(cè)樹(shù)脂、橡膠成型時(shí)發(fā)生的缺陷（瑕疵、毛刺）
確認(rèn)LED的點(diǎn)亮是否有遺漏的缺陷檢測(cè) 等

傳統(tǒng)的外觀檢測(cè)依賴(lài)于目視檢測(cè)，近年來(lái)，隨著工廠自動(dòng)化（FA：Factory Automation）的發(fā)展，視覺(jué)系統(tǒng)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)。下面將從實(shí)現(xiàn)異物檢測(cè)、瑕疵檢測(cè)、缺陷檢測(cè)高效化的視覺(jué)系統(tǒng)運(yùn)用案例入手，對(duì)外觀檢測(cè)的基本原理及目前的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行介紹。

通過(guò)圖像，檢測(cè)異物、瑕疵、缺陷的外觀檢測(cè)基本原理

導(dǎo)入視覺(jué)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

外觀檢測(cè)能夠發(fā)現(xiàn)異物、污點(diǎn)、瑕疵、缺陷等，防止不良品的流出，但目視檢測(cè)存在精度極限。全數(shù)檢測(cè)則不光耗費(fèi)人工和成本，還會(huì)因個(gè)人差導(dǎo)致精度偏差和人為錯(cuò)誤。

且細(xì)微的瑕疵及污點(diǎn)等難以被發(fā)現(xiàn)，要維持品質(zhì)，必須借助顯微鏡等工具，實(shí)施放大檢測(cè)。點(diǎn)數(shù)較少時(shí)，還能離線進(jìn)行顯微鏡檢測(cè)，但要檢測(cè)成千上萬(wàn)點(diǎn)時(shí)，則需要投入龐大的勞力，導(dǎo)致生產(chǎn)效率大幅降低。要兼顧品質(zhì)和生產(chǎn)效率，視覺(jué)系統(tǒng)技術(shù)是不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

可以辨別細(xì)微的異物、瑕疵、缺陷

對(duì)于過(guò)去不得不依賴(lài)人眼判斷的外觀檢測(cè)，隨著視覺(jué)系統(tǒng)及視覺(jué)系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步，細(xì)微異物、瑕疵、缺陷的檢測(cè)也成為了可能?；魇客瞥隽藦臉?biāo)準(zhǔn)31萬(wàn)像素到2100萬(wàn)像素高分辨率的多款視覺(jué)系統(tǒng)產(chǎn)品?？梢愿鶕?jù)客戶(hù)的需求，為客戶(hù)提供高性?xún)r(jià)比的視覺(jué)系統(tǒng)系統(tǒng)。

正在研究導(dǎo)入視覺(jué)系統(tǒng)系統(tǒng)的客戶(hù)曾經(jīng)提出“最小可以檢測(cè)出多小的異物及黑點(diǎn)？”的疑問(wèn)，通過(guò)下列公式，可以大致計(jì)算出該問(wèn)題的答案。

最小檢測(cè)尺寸　＝　B　÷　A × C

A?。健「泄庠腨方向像素?cái)?shù)
B　＝　拍攝視野（Y方向）[mm]
C?。健「泄庠系淖钚z測(cè)像素尺寸[像素]

像素?cái)?shù)因所用的相機(jī)而異。例如，31萬(wàn)像素相機(jī)的縱向像素?cái)?shù)為480像素，而2100萬(wàn)像素相機(jī)的像素?cái)?shù)就是4092像素。該數(shù)值就是公式中的“A＝感光元件的Y方向像素?cái)?shù)”。

而B(niǎo)項(xiàng)的拍攝視野（Y方向），可以根據(jù)所用鏡頭，自由變換為10 mm、100 mm等數(shù)值。C項(xiàng)中感光元件上的最小檢測(cè)像素尺寸，通常為3像素，根據(jù)條件不同，也可能是5像素。

考慮到這些條件，將A＝480像素、B＝50 mm、C＝3像素代入計(jì)算最小檢測(cè)尺寸?。?50 ÷ 480 × 3 ＝ 0.312 mm可以由此得出，最小可檢測(cè)0.125 mm的異物及瑕疵。

例如，使用2100萬(wàn)像素的視覺(jué)系統(tǒng)時(shí)最小檢測(cè)尺寸?。?50 ÷ 4092 × 3 ＝ 0.037 mm可檢測(cè)0.037 mm的異物及瑕疵，這是目視檢測(cè)難以實(shí)現(xiàn)的。

追求檢測(cè)精度時(shí)，需要采用2100萬(wàn)像素水平的高分辨率相機(jī)，或通過(guò)減小視角，將最小檢測(cè)尺寸縮小。

在線上實(shí)現(xiàn)全數(shù)檢測(cè)

目視檢測(cè)時(shí)，根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目，可能必須離線進(jìn)行外觀檢測(cè)。但只要借助視覺(jué)系統(tǒng)，就能在線上對(duì)異物、瑕疵、缺陷進(jìn)行正確檢測(cè)。

工件速度與視覺(jué)系統(tǒng)速度的關(guān)聯(lián)性

間歇傳送時(shí)

“間歇傳送”時(shí)，檢測(cè)對(duì)象陸續(xù)流入檢測(cè)范圍并在相機(jī)前停留一定時(shí)間，下面將以此為例，介紹計(jì)算每分鐘最大檢測(cè)次數(shù)及視覺(jué)系統(tǒng)目標(biāo)處理速度的公式。

每分鐘的最大檢測(cè)次數(shù)?。健?0（秒）　÷　視覺(jué)系統(tǒng)的處理時(shí)間

例）視覺(jué)系統(tǒng)的處理速度為20 ms時(shí)

60（秒）　÷　0.02（秒）?。健?,000次/分鐘（＝50次/秒）

外觀檢測(cè)可在20至100 ms內(nèi)完成處理。已事先確認(rèn)檢測(cè)速度的預(yù)期值時(shí)，可通過(guò)以下公式，計(jì)算出必要的處理速度。

視覺(jué)系統(tǒng)的目標(biāo)處理速度（ms）＝ 1（秒） ÷ 預(yù)期檢測(cè)次數(shù)（次/秒） × 1000

例）預(yù)期檢測(cè)次數(shù)為50次/秒時(shí)

1　÷　50 × 1000?。健?0 ms

使用上述公式，就能夠選出滿(mǎn)足要求的視覺(jué)系統(tǒng)。但上述內(nèi)容僅針對(duì)間歇傳送的情況，對(duì)于產(chǎn)品無(wú)間歇流動(dòng)的“連續(xù)傳送”，必須要考慮快門(mén)速度。

連續(xù)傳送時(shí)

在連續(xù)傳送的檢測(cè)中，如果與生產(chǎn)線速度相比，快門(mén)速度不夠快，拍出的圖像會(huì)發(fā)生抖動(dòng)，無(wú)法正確檢測(cè)。通常應(yīng)該將快門(mén)速度設(shè)定為，約等于檢測(cè)物移動(dòng)最小尺寸的1/5左右距離的時(shí)間。

例）預(yù)期最小檢測(cè)尺寸＝1 mm、生產(chǎn)線速度1 m/秒

快門(mén)速度參考值　＝　1 mm　÷　5　÷　1000 mm/秒?。健?/5000秒

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外觀檢測(cè)的基礎(chǔ)　～預(yù)處理功能～

外觀檢測(cè)中，必須對(duì)細(xì)微的瑕疵及缺陷等進(jìn)行確認(rèn)及辨別。要獲得穩(wěn)定的檢測(cè)結(jié)果，預(yù)處理功能很重要。

實(shí)時(shí)濃淡補(bǔ)正

通過(guò)在有無(wú)檢測(cè)中說(shuō)明的二值化處理，難以發(fā)現(xiàn)異物及瑕疵等。實(shí)時(shí)濃淡補(bǔ)正就可以消除工件表面的光澤及陰影，僅抽取污點(diǎn)及瑕疵。

原圖像

應(yīng)用預(yù)處理后

根據(jù)不同方向漸變?yōu)V波器

該濾波器功能，可以消除諸如紋路的背景圖案，以及其他的干擾?？梢苑謩e對(duì)X和Y方向設(shè)定模糊處理效果，僅正確抽取異物。

原圖像

應(yīng)用預(yù)處理后

斑點(diǎn)濾波器

該濾波器功能，將在有無(wú)檢測(cè)中說(shuō)明的斑點(diǎn)分析運(yùn)用于預(yù)處理功能中。可以?xún)H抽取特定要素，消除光澤、陰影、背景、凹凸等。

對(duì)比度轉(zhuǎn)換

能夠分范圍創(chuàng)建對(duì)比度合適的圖像，進(jìn)行邊緣增強(qiáng)、背景干擾消除等處理。通過(guò)擴(kuò)大濃淡差，使污點(diǎn)等的檢測(cè)更方便。

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具體應(yīng)用

視覺(jué)系統(tǒng)被用于各類(lèi)外觀檢測(cè)。下面將介紹一個(gè)具體應(yīng)用案例。

檢測(cè)活塞的切屑附著

附著在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞上的切屑，難以通過(guò)目視檢測(cè)識(shí)別，是檢測(cè)時(shí)容易發(fā)生漏檢的重要環(huán)節(jié)。導(dǎo)入視覺(jué)系統(tǒng)系統(tǒng)后，對(duì)于細(xì)小的切屑，也能夠?qū)崿F(xiàn)正確確認(rèn)及辨別。

檢測(cè)畫(huà)面

切屑

檢測(cè)晶片電容器的各種外觀

晶片電容器的污點(diǎn)、瑕疵、缺陷等各種外觀檢測(cè)，也能在導(dǎo)入視覺(jué)系統(tǒng)系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)批量確認(rèn)及辨別?？梢郧袑?shí)進(jìn)行全數(shù)檢測(cè)，通過(guò)積累檢測(cè)數(shù)據(jù)，還能有效用于工序改良。

檢測(cè)畫(huà)面

檢測(cè)托盤(pán)上的異物

食品安全越來(lái)越受到關(guān)注，食品行業(yè)正在逐步推進(jìn)視覺(jué)系統(tǒng)的導(dǎo)入。對(duì)于過(guò)去進(jìn)行抽取檢測(cè)的托盤(pán)異物檢測(cè)，利用視覺(jué)系統(tǒng)，也能毫不費(fèi)力地實(shí)現(xiàn)全數(shù)檢測(cè)。還能同時(shí)確認(rèn)及辨別細(xì)微污點(diǎn)，幫助穩(wěn)定品質(zhì)。