基于深度學(xué)習(xí)的玻璃表面檢測技術(shù)

玻璃生產(chǎn)的工業(yè)化和規(guī)?；?，各種用途和各種性能的玻璃相繼問世?，F(xiàn)代，玻璃已成為日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要材料，被廣泛用于建筑、日用、藝術(shù)、醫(yī)療、化學(xué)、電子、儀表、核工程等領(lǐng)域。

隨著現(xiàn)代工業(yè)自動化技術(shù)日趨成熟，越來越多的制造企業(yè)考慮如何采用機器視覺來幫助生產(chǎn)線實現(xiàn)檢查、測量和自動識別等功能，以提高效率并降低成本，實現(xiàn)生產(chǎn)效益最大化，視覺檢測也向玻璃行業(yè)的各類產(chǎn)品“發(fā)起”挑戰(zhàn)。

01 玻璃表面缺陷類型

玻璃在成形時，由于生產(chǎn)材料及生產(chǎn)過程原因引入的，不可避免的在玻璃表面（含內(nèi)部）出現(xiàn)氣泡和結(jié)石、黑點、斑點等缺陷。

玻璃上的結(jié)石、砂粒因運輸過程中振動摩擦，會出現(xiàn)玻璃表面劃傷；隨著玻璃加工設(shè)計的多樣化，對玻璃的打孔、挖槽、磨邊的情形越來越多，受定位、手法、機器等因素影響，會出現(xiàn)劃痕、裂紋、缺損；受環(huán)境或操作原因，也會出現(xiàn)油污、水漬及其它臟污等污漬。

常見的缺陷包括氣泡、結(jié)石、凹凸、劃傷和色斑等。開口泡和結(jié)石等缺陷會導(dǎo)致玻璃或組件存在爆片風(fēng)險，所以這些缺陷的檢出尤其重要。

02 傳統(tǒng)玻璃檢測方法

傳統(tǒng)的玻璃檢測方法是依靠人眼來判斷玻璃表面各種問題，存在很大的局限性：

1.人眼對微小的缺陷不敏感，有誤檢、漏檢風(fēng)險；

2.人眼無法連續(xù)、穩(wěn)定完成高強度重復(fù)性檢測工作，會產(chǎn)生疲勞，速度慢、效率低；

3.主觀判斷受心情、思維、光照等影響，具有很大的不穩(wěn)定性和非標(biāo)準(zhǔn)性。

目前玻璃的尺寸向著超薄和大尺寸的方向發(fā)展，這樣就要求生產(chǎn)速度隨之提升，給人工檢測也帶來了很大的困難，此外開口泡和結(jié)石此類缺陷尺寸在小于0.5mm時，人工往往很難發(fā)現(xiàn)。

人眼檢測已無法滿足現(xiàn)代企業(yè)高速、精確、實時的品檢要求，而人工成本不斷上漲給企業(yè)經(jīng)營帶來壓力。

以iPhone OEM工廠為例，生產(chǎn)過程中的外觀檢查耗費30%以上的人力，每年檢查人力成本高達(dá)48億元人民幣。然而，隨著中國平均工資增長率超過10%，低成本勞動力的日子已經(jīng)一去不復(fù)返。

降低人力成本已成為企業(yè)最重要、最迫切需要解決的問題。為了減輕昂貴的勞動力負(fù)擔(dān)，機器視覺替代人眼，采用智能圖像采集和圖像處理技術(shù)，檢測系統(tǒng)利用視覺處理算法，實現(xiàn)缺陷精確檢測，智能分類和分級，已成為一種行業(yè)趨勢。

03 基于深度學(xué)習(xí)的玻璃表面檢測技術(shù)

如何大程度避免漏檢

· 采用多通道高速頻閃成像技術(shù)，1個工位實現(xiàn)多種打光方式。

· 高分辨率成像，超越人眼的觀察效果。

如何對缺陷進(jìn)行分類，可以不同標(biāo)準(zhǔn)檢測影響程度不同的缺陷

· 多組光源對玻璃進(jìn)行分層立體成像。

· 多模式融合/圖像特征提取及深度學(xué)習(xí)算法，有效區(qū)分開閉口泡，開口泡，結(jié)石，凹凸類缺陷。

針對光伏玻璃等玻璃，怎么樣才能更好的適應(yīng)壓延棍差異導(dǎo)致的壓花差異

· 復(fù)合紋理分析，消除玻璃壓花的干擾

· 每秒數(shù)據(jù)吞吐量接近400MB

可以更方便快捷的進(jìn)行系統(tǒng)安裝和調(diào)試

· 模塊化組合成像機械結(jié)構(gòu)

· 龍門式多組線掃描結(jié)構(gòu)框架

以透鏡缺陷檢測為例：

當(dāng)前有三種尺寸的透鏡，分別是直徑約為3.4cm的透鏡，直徑約為3.8cm的透鏡，直徑約為4.2cm的透鏡，分別對這三種尺寸透鏡進(jìn)行檢測。

檢測效果圖中，藍(lán)色代表污漬等有問題的區(qū)域（精度為0.39mm）；綠色代表透鏡缺損部分。檢測效率可達(dá)3秒/個，誤檢率低于0.1%。

檢測材質(zhì)也延展至：PS、ABS、PC、PMMA、PE、PO、PVC、PP、PBT、環(huán)氧樹脂等。

測試1：對直徑約為3.4cm的透鏡進(jìn)行檢測

（1）源圖像

（2） 檢測效果圖

測試2：對直徑約為3.8cm的透鏡進(jìn)行檢測

（1） 源圖像

（2） 檢測效果圖

測試3：對直徑約為3.8cm的破損透鏡進(jìn)行檢測

（1） 源圖像

（2） 檢測效果圖

04 玻璃產(chǎn)品的AI視覺瑕疵缺陷檢測應(yīng)用

案例展示

手機蓋板缺陷檢測

蓋板玻璃主要應(yīng)用于觸摸屏最外層，產(chǎn)品的主要原材料為超薄平板玻璃，具有防沖擊、耐刮花、耐油污、防指紋、增強透光率等功能，目前廣泛應(yīng)用于帶觸控功能和顯示功能的多種電子消費產(chǎn)品。

切割、CNC精雕、研磨、強化、絲印、鍍膜、清洗。..。..每一片蓋板玻璃的生產(chǎn)過程十分繁雜不易，且為保證成品優(yōu)質(zhì)性，每一個環(huán)節(jié)都涉及到玻璃質(zhì)量的檢測。

那么，如何高效、高質(zhì)的實現(xiàn)蓋板玻璃生產(chǎn)線的實時生產(chǎn)質(zhì)量管理和過程控制？

高速線陣相機和智能光源相配合后，可對同一片蓋板玻璃形成多場多角度高清圖像，再由高速圖像預(yù)處理器對高清圖像進(jìn)行預(yù)處理，形成缺陷圖像和缺陷特征值，發(fā)送到上位機，進(jìn)行最終的缺陷處理、識別和展示。

檢測精度上，玻璃缺陷檢測系統(tǒng)可達(dá)10um，并擁有1.5s/pcs的檢測速度，有效保證企業(yè)低誤檢率與高效率。同時，系統(tǒng)還能為生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)提供產(chǎn)線的生產(chǎn)效率、良品率等數(shù)據(jù)，讓企業(yè)更快速地改進(jìn)產(chǎn)線生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)線最終成品率，推進(jìn)智能化轉(zhuǎn)型升級。

手機蓋板玻璃外觀瑕疵檢測對比表

案例展示

汽車玻璃缺陷實時檢測

汽車玻璃主要分為三類，包括夾層玻璃，鋼化玻璃和區(qū)域鋼化玻璃。其中，擋風(fēng)玻璃采用的是夾層玻璃，而作為夾層玻璃的原片必須滿足其使用要求，如光學(xué)變形、氣泡夾雜物、結(jié)石等缺陷都需在生產(chǎn)過程進(jìn)行嚴(yán)格檢驗。

在線高速掃描每個產(chǎn)品，形成高分辨率的片材圖像，進(jìn)行實時的圖像處理，精確捕捉各種表面缺陷，并實現(xiàn)統(tǒng)計、質(zhì)量分析等處理，企業(yè)就可根據(jù)終端結(jié)果劃定每塊玻璃的等級，進(jìn)而分配至不同的應(yīng)用領(lǐng)域。

案例展示

玻璃瓶缺陷檢測

玻璃瓶在食品、藥品、飲料等產(chǎn)品包裝中得到了廣泛的應(yīng)用。玻璃瓶缺陷檢測可以提高檢測精度，統(tǒng)一檢測標(biāo)準(zhǔn)，消除人工檢測的個體差異；降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品競爭力；提高檢測速度，實現(xiàn)產(chǎn)品全方位實時檢測，大幅提高生產(chǎn)效率及生產(chǎn)自動化程度。

檢測瑕疵類型主要包括：瓶口破損、缺塊、裂縫、瓶口是否存在異物等

適用于圓形、扁形、異型瓶等，分布行業(yè)有 食品飲料、藥瓶、化妝瓶瓶等，有玻璃瓶、塑膠瓶等，透明瓶、般透明瓶等多種。

在生產(chǎn)線上安裝玻璃瓶瓶口缺陷檢測系統(tǒng)，玻璃瓶流入視覺檢測工位時，通過觸發(fā)機器視覺傳感器拍得玻璃瓶瓶口圖片送入系統(tǒng)，系統(tǒng)對所拍圖片進(jìn)行提取分析并和設(shè)定的比較得知瓶口是否有缺陷，當(dāng)檢測到玻璃瓶瓶口有缺陷時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警并發(fā)出停機信號。

審核編輯 ：李倩