一种基于机器视觉的柔性薄膜缺陷检测装置的制作方法

本实用新型属于基于机器视觉的快速图像识别技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的柔性薄膜缺陷检测装置。

背景技术：

现代工业生产线在高速运行时，生产出的产品表面经常会出现瑕疵、不准确等质量问题。如高速印刷机出现的污点和套印不准确，高速PVC生产线上出现的蚊虫、金属丝、头发等异物，药品灌装过程中药液会出现玻璃碎屑、铝屑、橡皮屑、毛发等可见异物等。这些质量问题如不及时发现，不仅会降低产品信誉，甚至可能威胁到用户生命。对这类生产线产品的传统的检测方法是依靠人工目视，检查挑除废品。但人工检测速度慢、效率低，而且容易疲劳，漏检率较高。为获得高可靠的检测效果，同时减少成本损耗、节约人力，依据机器视觉原理的在线检测系统可以解决上述问题。

以1800mm宽、速度0～200m/min的PVC(聚氯乙烯)生产线为例，产品颜色为淡蓝色的透明材料，需要对透明PVC产品中0.3*0.3mm2以上的异物(蚊虫、金属丝、头发等)进行实时识别检测。分析发现，如果要满足对上述生产线产品中异物进行实时检测的要求，相机必须采用行分辨率8k、纵向行频18kHz的CCD线阵相机，检测的异物图像面积为大于60*60个像素的连续深色噪点块，检测系统的图像输出数据率为144MB/s。

基于机器视觉的在线检测系统，通过计算机检测产品图像中的异常，达到自动检测的目的。目前对图像异物检测算法，都使用成熟专业机器视觉软件HALCON和NI VISIOIN BUILDER中的图像分析算法，如膨胀、腐蚀、Sobel边缘检测、亚像素边缘检测、直方图、几何变换、形态学、几何特征匹配等。现有图像识别算法存在以下不足：

(a)上述算法虽然有较好的检测效果，但算法复杂、计算速度慢，不能满足高速运动生产线的实时异常检测需求。即现存算法在普通计算机上，不能达到图像输出数据率为144MB/s的处理速度。

(b)上述算法都是以一副图像为处理单元，不能以逐行方式进行识别处理，即识别处理有较大的滞后性，也不适于识别运动产品的在线识别。

此外，检测装置设计中也会遇到如下问题：

生产线运动过程中会出现振动、速度不均匀等情况，对生产线上获取到的柔性薄膜图像质量造成不良影响；生产车间光线亮度变化会影响图像显示效果，最终影响缺陷检测正确率与检测精度。

因此，如何能够更优地解决实时快速异物识别，已经成为亟待解决的重要问题。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服上述现有技术问题的缺陷，解决当前检测系统不能实时检测高速生产线产品异常的问题，提供一种基于机器视觉的柔性薄膜缺陷检测装置。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种基于机器视觉的柔性薄膜缺陷检测装置，由在线检测端和PC控制端组成，在线检测端包括铝合金支架、底座、主动滚轮、从动滚轮、同动带、线性光源、高速工业CCD相机，底座内部装有传动系统以及控制线性光源亮度的控制系统，铝合金支架固定安装在底座上，线性光源安装在底座上方，主动滚轮、从动滚轮固定安装在铝合金支架上，主动滚轮、从动滚轮之间通过同动带连接，高速工业CCD相机固定安装在铝合金支架的上方；PC控制端包括机壳、控制箱，控制箱内部装有工控机，控制箱上部通过机壳集成了人机交互端，人机交互端由键盘、鼠标及显示器组成，控制箱通过导线分别与在线检测端的线性光源、高速工业CCD相机电气连接；在线检测端置于薄膜生产线末端，薄膜生产线末端设有型材支架，型材支架上固定安装有薄膜，使薄膜由一对平行的主动滚轮、从动滚轮传送到在线检测端的高速工业CCD相机正下方。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果：一种基于机器视觉的柔性薄膜缺陷检测装置，由底座、型材支架、滚轮、线性光源、传动带以及控制系统组成，其中线性光源亮度可调，传送装置运行平稳，振动幅度小，适应不同检测场景下的检测要求以及精度要求；本实用新型可以广泛地应用于PVC生产、食品/药品包装印刷检测和半导体行业。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型薄膜缺陷检测装置结构示意图。

相关元件符号说明：

机壳；2、显示器；3、键盘；4、鼠标；5、控制箱；6、底座；7、型材支架；8、薄膜；9、同动带；10、铝合金支架；11、主动滚轮；12、高速工业CCD相机；13、线性光源；14、从动滚轮。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1，一种基于机器视觉的柔性薄膜缺陷检测装置，由在线检测端和PC控制端组成。在线检测端包括铝合金支架10、底座6、主动滚轮11、从动滚轮14、同动带9、线性光源13、高速工业CCD相机12，底座6内部装有一系列传动系统以及控制线性光源13亮度的控制系统，铝合金支架10固定安装在底座6上，线性光源13安装在底座6上方，主动滚轮11、从动滚轮14固定安装在铝合金支架10上，主动滚轮11、从动滚轮14之间通过同动带9连接，高速工业CCD相机12固定安装在铝合金支架10的上方；PC控制端包括机壳1、控制箱5，控制箱5内部装有工控机，控制箱5上部通过机壳1集成了人机交互端，由键盘3、鼠标4及显示器2组成，控制箱通过导线分别与在线检测端的线性光源、高速工业CCD相机电气连接。系统工作时在线检测端置于薄膜生产线末端，薄膜生产线末端设有型材支架7，型材支架7上固定安装有薄膜8，使得薄膜8由一对平行的滚轮传送到在线检测端的高速工业CCD相机12正下方。

具体工作时，首先启动系统，高速工业CCD相机12开始工作，首先检测透过薄膜所成图像的灰度集是否在设定阈值内，以负反馈的形式修正总体的灰度集使其在检测标准之间，并辅与伽马算法对图像的正常部位和缺陷部位的差异进行增强，当成像的灰度集在检测范围内时，高速工业CCD相机12开始对薄膜8进行持续检测，并将每一帧图像传回PC控制端，通过其中集成的集合连通性算法来判断缺陷与否，以及缺陷的大小位置等信息，并保存缺陷的图像帧，以方便后续工人处理，同时内嵌的算法会累加缺陷的面积且计算缺陷出现的频率，当缺陷薄膜出现过于频繁时，则PC控制端将紧急停止薄膜生产线并警报拉响。线性光源由下至上打光，通过算法的反馈机制调节线性光源的强度，底座内部装有一系列传动系统，通过PC机实现人机交互。

综上所述，本实用新型实施例，基于机器视觉的柔性薄膜缺陷检测装置，由底座、型材支架、滚轮、线性光源、传动带以及控制系统组成，其中线性光源亮度可调，传送装置运行平稳，振动幅度小，适应不同检测场景下的检测要求以及精度要求；本实用新型可以广泛地应用于PVC生产、食品/药品包装印刷检测和半导体行业。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。