基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检方法
【专利摘要】本发明公开基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检方法，沿金刚线移动方向设置单轴机械臂，在单轴机械臂上设置摄像机与显微镜头，利用机械臂与金刚线的同向运动减少摄像机与金刚线的相对速度差提高图像的清晰度，使用工作站对金刚线原始图像进行RIO裁剪，将不包含金刚线信息的图像区域删除；对RIO裁剪后的图像进行滤波处理，去除图像的噪声；对滤波后的图像进行二值化分割；采用形态学闭合运算对二值分割后的图像进行优化处理；采用基于游程码表搜索的连通区域标记法统计优化后图像的金刚线颗粒，得到金刚线颗粒的统计数据，金刚线运动时就可以完成图像的采集与处理，实现在线质检，检测速度快，整个质检过程自动完成。
【专利说明】基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及切割线的检测领域，具体是一种基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检方法。
【背景技术】
[0002]晶体硅是太阳能光伏产业、半导体产业的重要原材料，由于晶体硅是典型的硬脆性材料，目前采用金刚石线切割机对晶体硅进行切割，利用它切割晶体硅具有速度快，成本低，且环保的优点，而金刚石线切割机的主要工作部件是一根通过电镀在其表面固结了金刚石颗粒的切割钢丝，即为金刚线。切割晶体硅时，金刚线质量直接影响切割出的硅片的质量和生产效率，金刚线的生产过程中需要对其质量进行严格的监控，而决定金刚线质量的最重要的参数是固结在其表面不同粒度的金刚石颗粒的数量，传统的金刚线质检方法是采用离线检测的方式，将生产出的产品置于高倍显微摄像机下拍成照片，再经人工或计算机辅助分析获取金刚线的质量参数；这种方法的检测速度慢，检测过程不易控制。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检方法，该方法能够对金刚线颗粒进行在线质检，检测速度快，实现自动化控制检测。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检方法，包括以下步骤:
a)沿金刚线移动方向设置单轴机械臂，单轴机械臂的滑块上设置光学位移台；光学位移台上设置相互配合用于拍摄金刚线的显微镜头与摄像机；
b)设置控制单轴机械臂的PLC，以及用于存储金刚线数据的数据库服务器与处理金刚线图像的工作站，将PLC、数据库服务器及工作站分别与交换机相连构成数据交换网络；
c)通过数据库服务器将存储的金刚线数据通过网络发送给工作站，工作站根据金刚线信息将单轴机械臂所需运行的速度、方向与间隔时间发送给PLC ；
d)PLC控制单轴机械臂与金刚线同步移动，与此同时，摄像机拍摄金刚线图像；
e)摄像机将拍摄的金刚线原始图像发送给工作站；
f)对金刚线原始图像进行R1裁剪，将不包含金刚线信息的图像区域删除；
g)对R1裁剪后的图像进行滤波处理，去除图像的噪声；
h)对滤波后的图像进行二值化分割，将金刚线颗粒从背景图像中分割出来；
i)采用形态学闭合运算对二值分割后的图像进行优化处理，消除二值分割后图像的孔洞、割断与缩小缺陷；
j)采用基于游程码表搜索的连通区域标记法统计优化后图像的金刚线颗粒。
[0005]进一步的，采用直方图均衡法对R1裁剪后的图像进行对比度增强处理，将对比度增强处理后的图像用于阅读显示。
[0006]本发明的有益效果是，利用单轴机械臂与金刚线的同向运动减少摄像机与金刚线的相对速度差从而提高图像的清晰度，使用工作站对采集后的图像进行处理分析得到金刚线颗粒的统计数据，金刚线运动时就可以完成图像的采集与处理，实现在线质检，检测速度快，整个质检过程自动完成。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
图1是本发明的系统结构示意图；
图2是图1中单轴机械臂、摄像机、显微镜头与摄像机标定板的放大装配示意图；
图3是图1中标定板的放大示意图；
图4是本发明中工作台图像处理的流程图；
图5是10X 10大小的二值化图像；
图6是图5的游程码表；
图7是建立图6游程码表的流程图。
【具体实施方式】
[0008]本发明提供的一种基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检方法，包括以下步骤:
a)结合图1与图2所示，设置滑块2沿金刚线4轴向方向移动的单轴机械臂1，滑块I上设有光学位移台3，本实施例的单轴机械臂I可采用CCTL公司的TL135-L10-S350-BD-P200，其最高运动速度为0.5m/s，重复定位精度±0.02mm ;光学位移台3上设有相互配合用于拍摄金刚线4的显微镜头7与摄像机6，通过光学位移台3可以对摄像机进行轴向与径向的调整，由于被检测对象金刚线及其上固结的颗粒几何尺寸很小，其中金刚线外径范围为0.10?0.50mm,颗粒粒径范围为10?60Mm，所以采用短焦距、大孔径、小视场的显微镜头7对金刚线成像，本实施例采用Moritex公司的手动变焦镜头ML-Z07545，使用时可根据具体检测的金刚线外径手动调整镜头放大倍数使视野中的金刚线上的颗粒易于辨识且数目合理；光学位移台3上还设有对金刚线照明的第一 LED灯8与第二 LED灯9，本实施例中采用0PT-LS82-W，能够形成高强度条形光源，采用前向照明能够保证照射金钢线上的颗粒；第一 LED灯8与第二 LED灯9还分别电连接有模拟电流控制器10，通过模拟电流控制器10实现对光源亮度的无级调节，也可以根据需要使用一个或是同时使用两个LED灯，本实施例中模拟电流控制器采用0PT-APA0824-4。
[0009]b)设置控制单轴机械臂I的PLC13，以及用于存储金刚线数据的数据库服务器17与处理金刚线图像的工作站16，将PLC13、数据库服务器17及工作站16分别与交换机15相连构成数据交换网络；本实施例中，PLC13可采用Simenis S7-200 CPU226，配装S7-200系列扩展以太网功能的EM-243模块；交换机15采用BL-SG108，支持千兆速率数据传输，提供8个以太网接口，可以满足本装置的要求；PLC13还电连接伺服驱动器14，伺服驱动器14与单轴机械臂I的伺服电机11相连用于驱动伺服电机11，伺服电机11的速度传感器12与PLC13的输入接口相连向PLC13反馈单轴机械臂的速度；由于单轴机械臂的驱动电机为Panasonic公司生产的MSMD022G1U伺服电机，故本实施例中伺服驱动器14选用Panasonic公司生产的伺服驱动器MADKT1507CA1。
[0010]结合图3所示，由于需要确定所拍摄的金刚线图像和实际的金刚线颗粒之间的几何关系，才能从获取图像坐标系下确定金刚线颗粒的尺寸，所以需要对摄像机进行标定；设置用于摄像机标定的标定板18，标定板18竖直设置并通过固定杆23与滑块2固定连接；标定板18的朝向摄像机的板面设有用于穿设金刚线4的线槽19，标定板18的板体沿竖直方向设有用于放置测微尺21的尺槽20，标定板18的板面沿测微尺21侧边的设有调节测微尺21位置的调节螺栓22 ;在标定时，根据生产线上金刚线的参数调整镜头参数后，先将测微尺放入尺槽20内，使其与摄像机成像面平行，标定板18位置也是金刚线穿过的位置，因此可以保证生产过程中工作距离％基本保持不变，在拍摄到的测微尺上选定测微尺上的两个参考点A与B，图像中A’、B’间以像素表示的距离为:
【权利要求】
1.基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检方法，其特征在于，所述质检方法包括以下步骤:a)沿金刚线移动方向设置单轴机械臂(I)，单轴机械臂(I)的滑块(2)上设置光学位移台(3);光学位移台(3)上设置相互配合用于拍摄金刚线的显微镜头(7)与摄像机(6)；b)设置控制单轴机械臂(I)的PLC(13)，以及用于存储金刚线数据的数据库服务器(17)与处理金刚线图像的工作站(16)，将PLC(13)、数据库服务器(17)与工作站(16)分别与与交换机(15)相连构成数据交换网络； c)通过数据库服务器(17)将存储的金刚线数据通过网络发送给工作站(16)，工作站(16)根据金刚线信息将单轴机械臂(I)所需运行的速度、方向与间隔时间发送给PLC (13)； d)PLC(13)控制单轴机械臂(I)与金刚线同步移动，与此同时，摄像机(6)拍摄金刚线图像； e)摄像机(6)将拍摄的金刚线原始图像发送给工作站(16)； f)对金刚线原始图像进行R1裁剪，将不包含金刚线信息的图像区域删除； g)对R1裁剪后的图像进行滤波处理，去除图像的噪声； h)对滤波后的图像进行二值化分割，将金刚线颗粒从背景图像中分割出来； i)采用形态学闭合运算对二值分割后的图像进行优化处理，消除二值分割后图像的孔洞、割断与缩小缺陷； j)采用基于游程码表搜索的连通区域标记法统计优化后图像的金刚线颗粒。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检方法，其特征在于，采用直方图均衡法对R1裁剪后的图像进行对比度增强处理，将对比度增强处理后的图像用于阅读显示。
【文档编号】G01N15/00GK104034638SQ201410289961
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】高云峰, 王珂, 王飞阳, 李瑞峰, 曹雏清 申请人:芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司