] 步骤5,基于形态学闭运算选用圆盘形结构元素对ROI子图像依次进行膨胀与腐 蚀运算，圆盘结构优选半径为6,极限式阈值分割完成后，散布在主区域R外散点噪声通常 成裂缝状和点状分布且连通区域较小，针对这些"噪声"点，在基本不改变区域R面积的前 提下，可采用形态学闭运算有效地去除裂缝状和点状"噪声"，同时基本保持光心区域的原 有形状。该算法能有效地保留光心区域并消减散射光区域；其中形态学闭运算包括膨胀与 腐蚀两个基本形态学运算。图7为ROI子图像形态学闭运算示意图；由于步骤4完成后会 在光心区域外形成散点噪声，本步骤中形态学闭运算操作能够消减这些噪声并基本保留光 心区域的原有形状。
[0053] 步骤6，运用空间矩进行椭圆拟合，拟合得到了长轴长度LMa]OT与短轴长度 LMl_和方向角α，通过这三个参数能确定椭圆的形状与位置；同时将光斑位置的改变 (Scheimpflug条件）转换为补强片的厚度，并与预设补强片的标准厚度进行比较，从而判 断FPC补强片贴片质量是否合格。
[0054] 采用一阶矩确定光斑的中心位置，采用二阶矩对光斑进行椭圆拟合，运用 Scheimpflug条件将光斑位置的改变转换成补强片的厚度。
[0055] 系统采用激光三角法测量原理进行光路设计，根据补强片表面特性，可采用激光 斜射式，需满足透镜成像和Scheimpflug条件，光路示意图见图9。图中，入射光束与法线的 夹角为α，反射光束与法线的夹角为β，CCD像面与反射光束的夹角为δ，入射光斑与透镜 的距离为1:，透镜与像面成像点的距离为12，补强片的厚度为ΑΗ，透镜的焦距为f。随着补 强片数量的增减，成像点即光斑中心在CCD像面上的移动范围为Δχ。由图可知：
[0056]
[0057] 由透镜成像原理知：
[0058] (2)
[0059] 当入射光斑位于补强片表面Α时，u=lpν= 12，则满足：
[0060]
[0061] 当图示位置的补强片出现漏贴时，入射光斑位于表面B。此时，入射光斑与透镜的 距离为13，透镜与像面成像点的距离为14。图中两反射光束间的夹角为Θ。满足：
[0062]
[0063]
[0065]
[0064] 由式⑵可知：
(6)
[0066]依据式（4)、（5)、（6)与几何光学高斯定理满足：
[0067]htan(α+β) =l2tanδ(7)
[0068] 由式（3)可知，1占f的数值相近且Δχ数值为毫米级，那么f lpin(α + β)>>ΔX (l「f) sin(α + β + δ)，式⑶可近似表示为：
[0069]
(.容..）
[0070] 由式（7)可知，入射光束、透镜平面和C⑶像面三者的延长线相交于一点，因此，补 强片表面的激光光斑不管远近，都可通过透镜在CCD像面上成清晰的实像。
[0071] 所述运用空间矩进行椭圆拟合的方法如下：
[0072] 见图8,本发明采用的椭圆拟合法是一种精度较高、运算速度较快的寻找光斑中心 的方法，该方法采用计算光斑光心区域的空间矩，以确定拟合椭圆的中心（kc。)、长轴长度 Lmuot与短轴长度LMincff和方向角α。
[0073] 光心区域的面积即该区域像素个数记为Α，每个像素的坐标为（r，c)，长轴方向角 为α，光心区域的二阶行距、混合矩与列矩分别为μ#yrc、μ。。，关系如下：
[0074]
[0075]
[0076] 其中，令LMED满足：
[0077]
[0078] 那么拟合椭圆的两轴长度可表示为：
[0081] 拟合椭圆的方向角α则需分两种情况考虑：[0082] 1、当yrr-ycc〈0时
[0079]
[0080]
[0083]
[0084] 2、当0 时
[0085]
[0086] 本发明的有益效果为实现了补强片贴片质量的自动化检测，测量精度高，提高了 检测效率，降低工作强度，可完全取代人工操作，其中弧形机架还可以应用于立体视觉检 测 。
[0087] 以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限 制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均 属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1. FPC补强片贴片质量视觉检测方法，其特征在于按照以下步骤进行： 步骤1 :采集原始激光光斑图； 步骤2,预处理激光光斑原始图像以消除图像中无关的信息； 步骤3,从预处理后的激光光斑图中设定矩形ROI感兴趣区域，使该区域尽可能多的包 含散射光斑并减少背景图像的干扰，并提取ROI子图像； 步骤4,基于ROI子图像进行极限阈值分割，以分离ROI子图像中的光斑光心区域和散 射光区域； 步骤5,基于形态学闭运算选用圆盘形结构元素对ROI子图像依次进行膨胀与腐蚀运 算； 步骤6,运用空间矩进行椭圆拟合，同时运用Scheimpflug条件将光斑位置的改变转换 为补强片的厚度，并与预设补强片的标准厚度进行比较，从而判断FPC补强片贴片质量是 否合格。2. 按照权利要求1所述FPC补强片贴片质量视觉检测方法，其特征在于：所述步骤2的 预处理方法为采用的高斯-拉普拉斯算子，运用高斯函数对光斑图像进行平滑处理，以抑 制随机噪声，同时利用拉普拉斯算子根据图像的二阶微分过零点来判断光斑边缘像素点是 否处于图像的明区或暗区。3. 按照权利要求1所述FPC补强片贴片质量视觉检测方法，其特征在于：所述步骤5中 圆盘形结构元素半径为6。4. 按照权利要求1所述FPC补强片贴片质量视觉检测方法，其特征在于：所述步骤6中 运用空间矩进行椭圆拟合的方法如下： 拟合椭圆的中心（r。，c。)、长轴长度LMajOT与短轴长度LMinOT和方向角α，光心区域的面 积即该区域像素个数记为Α，每个像素的坐标为（r，c)，长轴方向角为α，光心区域的二阶 行距、混合矩与列矩分别为μ "、μ μ关系如下：那么拟合椭圆的两轴长度可表示为：拟合椭圆的方向角α则需分两种情况考虑：5.-种FPC补强片贴片质量视觉检测系统，其特征在于：包括控制柜（1)、控制柜（1) 上设有显示屏（2)、图像采集装置（3)、精密十字工作台（4)，十字工作台（4)上设有托盘 (5)，用以装夹FPC软板，其中： 图像采集装置（3)包括相机（6)、镜头（7)、弧形机架（8)和激光发射器（9)，镜头（7)安 装在相机（6)上，镜头（7)和激光发射器（9)沿弧形机架（8)的法线方向布置对准托盘（5)， 相机（6)和激光发射器（9)能够沿弧形机架（8)上的轨道移动，通过手动调节相机（6)、镜 头（7)和激光发射器（9)三者在弧形机架（8)上的位置以满足透镜成像和Scheimpf lug条 件的检测要求。
【专利摘要】本发明公开了一种FPC补强片贴片质量视觉检测系统及方法，包括：控制柜、显示屏、图像采集装置、精密十字工作台和托盘，其中：图像采集装置包括相机、镜头、弧形机架和激光发射器。本发明采用弧形机架简化标定过程并减少硬件设备对图像采集的影响，在激光三角测量法的基础上，运用高斯拉普拉斯算子，并引入极限式阈值分割，同时采用形态学闭运算分离出激光光斑的光心区域。运用矩的不变性进行椭圆拟合并将其中心位置的改变转换为补强片厚度的变化，更易于观测。本发明实现了补强片贴片质量的自动化检测，测量精度高，提高了检测效率，降低工作强度，可完全取代人工操作，其中弧形机架还可以应用于立体视觉检测。
【IPC分类】G06T7/00, G01N21/956
【公开号】CN105334231
【申请号】CN201510771942
【发明人】孙国栋, 赵大兴, 张杨, 王璜, 艾成汉, 梅术正, 林松, 杨林杰, 王博
【申请人】湖北工业大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月12日