玻璃保险丝管可熔体质量缺陷检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机器视觉检测技术领域，具体地说是一种基于机器视觉的玻璃保险丝管可熔体质量缺陷检测方法。
【背景技术】
[0002]在各行各业，玻璃保险丝管大量的应用于各种电路中。玻璃保险丝管由铜帽、可熔体、玻璃管等部分组成，其中铜帽上刻有字符表示产品的标志状态，可熔体上有锡球。目前玻璃保险丝管外观质量的检测多为人工检测，由于玻璃保险丝管零件小，不便于夹持，需边旋转边观测，检测速度慢，检测效率低，由于检测者的疲劳和非一致性，目测一致性差，人眼的疲劳容易造成误判，检测结果不精确、不可靠，导致质量无法保证，并且无法满足工业生产的自动化要求。
[0003]相比之下，机器视觉检测技术具有非接触、速度快、精度高、抗干扰能力强等优点，在现代制造业中有着重要的应用前景，目前在产品质量检测等领域中得到了广泛的应用，视觉检测技术为解决产品自动化测量提供了有效的解决方案。机器视觉检测虽然在电子/机械元器件检测等领域有着广泛的应用，但在如玻璃保险丝管这类的小柱体零件质量缺陷检测方面，由于受到图像捕获、光照条件、待检测缺陷繁杂等多方面的制约，仍然没有得到普及，存在着亟需解决的关键技术:
[0004]一是亟需研究玻璃保险丝管视觉检测图像采集方法，针对保险丝管质量检测标准要求，实现在线对玻璃保险丝管多缺陷的图像采集；
[0005]二是需解决玻璃保险丝管待检测质量缺陷繁杂等图像处理问题。
[0006]三是需解决检测速度和检测精度问题，一般的图像分析处理方法不能同时满足在线高速度和高精度的要求。
【发明内容】
[0007]针对现有技术中玻璃保险丝管可熔体质量缺陷检测由于受到图像捕获、光照条件、待检测缺陷繁杂等多方面的制约仍没得到普及这一不足，本发明要解决的技术问题是提供一种检测精度高、速度快的玻璃保险丝管可熔体质量缺陷检测方法。
[0008]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0009]本发明玻璃保险丝管可熔体质量缺陷检测方法包括以下步骤:
[0010]通过传感单元采集获取待测玻璃保险丝管的原始图像，并将采集到的原始图像发送给图像处理单元；
[0011]图像处理单元对采集到的待测玻璃保险丝管的原始图像进行处理分析，检测可熔体质量缺陷，即无熔体或断丝、多丝、多球或无球或少球、锡球不完整、锡球位置不符合要求、锡球未包住丝材以及双锡球间距离异常，从而判别玻璃保险丝管外观质量。
[0012]图像处理单元对采集到的待测玻璃保险丝管的原始图像进行处理分析包括以下步骤:
[0013]计算待测玻璃保险丝管的原始图像的灰度均值，通过灰度均值设定分割阈值，依据分割阈值得到分割图像区域；
[0014]对分割图像区域采用基于区域形状特征参数的提取方法，选取区域质心的列坐标和区域的高度值作为特征参数提取可熔体区域图像，并填充区域中的孔洞，获得填充图像；
[0015]计算填充图像中不相连区域的个数，如果个数大于1，则存在无熔体或断丝质量缺陷。
[0016]如果个数不大于1，对填充图像和可熔体区域图像进行差分，获得差分图像；
[0017]对差分图像，选取区域高度值作为特征参数进行提取；
[0018]如果提取得到的区域数量大于等于1，则存在多丝质量缺陷。
[0019]对提取的可熔体区域图像用圆结构元素做形态学腐蚀处理，选取区域宽度值作为特征参数；
[0020]对形态学腐蚀处理后的图像进行提取，依据提取得到的区域数量进行判别；
[0021]如果提取得到的区域数量小于等于2，则存在无球质量缺陷或无铜帽质量缺陷。
[0022]如果提取得到的区域数量大于等于5，则为多球质量缺陷。
[0023]如果提取得到的区域数量等于3，则为单球；
[0024]依据椭圆参数计算偏心率，将偏心率和偏心率设定值比较；
[0025]如果偏心率大于偏心率设定值，则存在锡球不完整质量缺陷。
[0026]如果偏心率不大于偏心率设定值，则锡球完整；
[0027]计算锡球的质心位置，和位置设定值比较，如果位置不同，则为锡球位置不符合要求质量缺陷。
[0028]如果位置相同，则基于最小矩形法提取出熔丝；
[0029]计算熔丝的质心位置，并和锡球的质心位置比较，计算位置偏差值；
[0030]设定偏差阈值，如果位置偏差值大于偏差阈值，则为锡球未包住丝材质量缺陷；
[0031]否则如果位置偏差值不大于偏差阈值，可熔体质量合格。
[0032]如果提取得到的区域数量等于4，则为双球；
[0033]依据锡球的质心位置计算双锡球间距离，如果双锡球间距离不等于设定值，则为双锡球间距离异常质量缺陷；
[0034]否则如果双锡球间距离等于设定值，可熔体质量合格。
[0035]通过传感单元采集获取待测玻璃保险丝管的原始图像为:在背光源照明条件下，采集一幅待测玻璃保险丝管的原始图像，用以检测可熔体质量缺陷检测。
[0036]本发明具有以下有益效果及优点:
[0037]1.本发明采用背光源照明的方法，实现在线对玻璃保险丝管多缺陷的图像采集，针对可熔体质量检测的图像，通过基于区域图像特征参数的方法实现图像分割和目标识另IJ，实现可熔体质量缺陷检测，极大地提高了检测速度和检测精度，保证检测结果的可靠性。
[0038]2.本发明实现玻璃保险丝管外观质量的自动、在线检测，有助于实现玻璃保险丝管的自动化生产。
【附图说明】
[0039]图1为本发明方法总流程图；
[0040]图2为本发明中对可熔体质量缺陷检测图像处理流程图；
[0041]图3为本发明方法采集的用于玻璃保险丝管可熔体质量检测的原始图像；
[0042]图4为本发明涉及的装置结构示意图。
[0043]其中，1为传感单元，2为工控机，3为图像处理单元，4为参数设置及控制单元，5为上位机，6为透明胶管，7为玻璃保险丝管，8为熔丝，9为锡球，10为铜帽，11为字符，12为背光光源，13为视场，14为摄像机。
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图对本发明作进一步阐述。
[0045]如图1所示，本发明一种玻璃保险丝管可熔体质量缺陷检测方法，包括以下步骤:
[0046]通过传感单元采集获取待测玻璃保险丝管的原始图像，并将采集到的原始图像发送给图像处理单元；
[0047]图像处理单元对采集到的待测玻璃保险丝管的原始图像进行处理分析，检测可熔体质量缺陷，即无熔体或断丝、多丝、多球或无球或少球、锡球不完整、锡球位置不符合要求、锡球未包住丝材以及双锡球间距离异常，从而判别玻璃保险丝管外观质量。
[0048]本发明方法通过图4所示的装置实现，该玻璃保险丝管可熔体质量缺陷检测装置包括:
[0049]传感单元1，采集待测玻璃保险丝管的原始图像，传输至图像处理单元3 ;
[0050]图像处理单元3，在参数设置及控制单元4的控制下对采集到的待测玻璃保险丝管的原始图像进行处理；
[0051]参数设置及控制单元4，对传感单元1及图像处理单元3的各参数进行设置，并分别与传感单元1、图像处理单元3、上位机5进行通讯连接。参数设置及控制单元4及图像处理单元3设于一工控机2中。
[0052]传感单元1包括摄像机15、背光光源12，其中摄像机14设于能够拍摄玻璃保险丝管的位置，背光光源12设于摄像机的镜头正对面位置，和摄像机分别位于待测玻璃保险丝管7的两侧。
[0053]本发明涉及的装置工作过程如下:
[0054]将待检测玻璃保险丝管7置于透明胶管6中，控制背光光源12照亮整个被检测玻璃保险丝管7区域，摄像机14在背光光源12照明条件下采集一幅玻璃保险丝管原始图像，如图3所示；将所采集的图像通过Cameralink线缆或网线传送给图像处理单元3，由图像处理单元3对采集到的玻璃保险丝管7图像(如图3所示)进行处理，对可熔体质量缺陷进行判别。参数设置与控制单元4对传感单元1及图像处理单元3的各参数进行设置，并分别与传感单元1、图像处理单元3及上位机5进行通讯连接，完成可熔体质量的识别与判定，最终实现玻璃保险丝管可熔体质量的自动检测。
[0055]图像处理单元3对采集到的待测玻璃保险丝管的原始图像进行处理分析包括以下步骤:
[0056]计算待测玻璃保险丝管的原始图像的灰度均值，通过灰度均值设定分割阈值，依据分割阈值得到分割图像区域；
[0057]对分割图像区域采用基于区域形状特征参数的提取方法，选取区域质心的列坐标和区域的高度值作为特征参数提取可熔体区域图像，并填充区域中的孔洞，获得填充图像；
[0058]计算填充图像中不相连区域的个数，如果个数大于1，则存在无熔体或断丝质量缺陷；
[0059]如果个数不大于1，对填充图像和可熔体区域图像进行差分，获得差分图像；
[0060]对差分图像，选取区域高度值作为特征参数进行提取；
[0061]如果提取得到的区域数量大于1，则存在多丝质量缺陷。
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