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機器視覺表面缺陷檢測技術的主要問題與發展趨勢
來源:網絡2023年03月28日熱度:6

 

很多工業生產的產品,為了追求更高的品質,其檢測技術上的要求也越來越高。

機器視覺檢測相對于人工檢測的優點有:在線高速檢測,可以保證產品檢測的一致性、高效性、穩定性,對于數據的抓取和分析更加方便,可在危險、惡劣的環境下工作等。

檢測技術由效率和精度較低的人工檢測逐步轉變為利用機械儀器或者更高級別的機器視覺進行檢測,這是未來檢測技術的發展趨勢。

01

機器視覺系統中的缺陷檢測技術

如劃痕檢測是工業產品的外觀檢測的一部分,是產品表面的缺陷檢測。與劃痕檢測類似的是裂紋檢測,多為已使用的零部件的品質檢測,在外表上看,兩者差不多。

利用機器視覺進行劃痕檢測的基本過程分為兩個步驟:

1、檢測產品表面是否存在劃痕。

2、對產品表面劃痕進行提取。 

工業產品的圖像大多表面光滑,灰度變化均勻,缺乏紋理特征,劃痕部分和周圍的正常部分相比要暗一些(劃痕部分的灰度值偏?。?。

在這種情況下進行劃痕檢測時,一般使用基于統計的灰度特征或閾值分割法將劃痕部分標記出來。

而有些圖像的灰度值變化較小,對比度并不明顯,劃痕部分和正常部分相比,缺乏明顯的特征,不能采用固定的閾值分割法將劃痕部分標記出來。這時需要采用閾值和形狀特征相結合的方法對劃痕部分進行標記。

因此,把產品表面的劃痕包括以下三類:

1、易辨認劃痕

標記方法:選擇較小的閾值將劃痕部分標記出來。 

2、整幅圖像的灰度變化均勻,劃痕部分的灰度值變化并不明顯。

標記方法:對原圖像進行均值濾波,得到較平滑的圖像,并與原圖相減,當其差的絕對值大于閾值時,就將其置為目標圖像,去掉面積較小的部分,剩下的目標圖像即可標記為劃痕。

3、劃痕各部分的灰度差異較大,形狀通常為長條形,有漏檢情況。

標記方法:采用閾值和形狀特征相結合的方法對劃痕部分進行標記。

02

主要的問題與難點

基于機器視覺的表面缺陷檢測將是未來研究和發展的主要方向,目前,基于機器視覺的表面缺陷檢測理論研究和實際應用等環節均有可喜的成果,但仍存在下面主要的問題和難點:

1) 受環境、光照、生產工藝和噪聲等多重因素影響,檢測系統的信噪比一般較低,微弱信號難以檢出或不能與噪聲有效區分。

如何構建穩定、可靠、魯棒的檢測系統,以適應光照變化、噪聲以及其他外界 不良環境的干擾,是要解決的問題之一。

2) 由于檢測對象多樣、表面缺陷種類繁多、形態多樣、復雜背景,對于眾多缺陷類型產生的機理以及其外在表現形式之間的關系尚不明確,致使對缺 陷的描述不充分,缺陷的特征提取有效性不高,缺陷目標分割困難; 同時,很難找到“標準”圖像作為參照,這給缺陷的檢測和分類帶來困難,造成識別率尚有待提高。

3) 機器視覺表面缺陷檢測,特別是在線檢測,其特點是數據量龐大、冗余信息多、特征空間維度 高,同時考慮到真正的機器視覺面對的對象和問題的多樣性,從海量數據中提取有限缺陷信息的算法能力不足,實時性不高。

4) 與機器視覺表面檢測密切相關的人工智能理論雖然得到了很大的發展,但如何模擬人類大 腦的信息處理功能去構建智能機器視覺系統還需要理論上的進一步研究,如何更好的基于生物視覺認識、指導機器視覺得檢測也是研究人員的難點之一。

5) 從機器視覺表面檢測的準確性方面來看,盡管一系列優秀的算法不斷出現,但在實際應用中準確率仍然與滿足實際應用的需求尚有一定差距,如何解決準確識別與模糊特征之間、實時性與準確性 之間的矛盾仍然是目前的難點。

 

03

機器視覺缺陷檢測技術四要素

一直以來,我國的科技水平都處于不斷發展的階段,機器視覺在線缺陷檢測技術作為科技發展的產物,為了更好的適應行業需求,也在不斷的優化升級。

縱觀行業發展,國內機器視覺在線缺陷檢測市場機遇與挑戰并存,而行業技術的升級更顯得尤為必要了。為順應行業發展趨勢,國內的機器視覺在線缺陷檢測技術就需通過以下四大要素來升級。

系統操作簡便

技術參數簡單化、處理技術方便化,是系統操作最為關鍵也是核心的要素。

機器視覺在線缺陷檢測技術雖然屬于高科技技術,在運作過程中,還需要依靠不斷調整各種參數來達到最好的效果。但是目前來說,操作人員大都技術水平有限。

因此,系統簡化是大多數客戶的較價格與質量之后的基本需求,而系統簡化主要包括的是檢測操作的簡化與圖像處理的簡化。

檢測技術穩定可靠

在工業生產過程中,由于被測物體的多樣化以及機械的誤差影響,使得整個檢測過程很難是維持在平穩的狀態。

因此,這就需要機器視覺在線缺陷檢測技術有很高的穩定性。

從光源照明、圖像采集,到圖像存儲與處理,都要有可以在任何環境下持續運作的適應能力;

同時,還要盡量能采集到突出檢測對象的圖像,這樣才能給出最為穩定、準確、清晰的檢測結果,才能為生產或質檢工作提供技術支持。

系統長期可維護性

一個好的系統不僅要考慮使用性還應考慮其在長期的可維護性,機器視覺在線缺陷檢測技術的穩定性、可靠性足以使系統在實際應用中,更好的發揮功能優勢,提供有力的技術支持。

系統性價比高

在保障質量基礎上,客戶最為關心的莫過于價格問題。

機器視覺在線缺陷檢測技術不斷升級本是件對客戶有益的事,但如果只是一味的使用昂貴的部件,就會造成價格的大幅提升,對于大部分的用戶來說,無疑增添了負擔。

性能好、價格低的系統才是能滿足最基本需求的,因此性價比是衡量一個系統的重要標志,也是客戶選擇產品最重要的指標之一。

中國是世界的制造工廠,目前全球幾乎所有的知名企業都把生產工廠放在中國,機器作業代替人員操作已成為市場優勝劣汰的必然選擇。我們要抓住時機,不斷引進各項高新技術,促進行業的快速發展。

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