電池作為需求量極大的產(chǎn)品,其質(zhì)量高低在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中具有重要意義。手機(jī)電池、硅太陽(yáng)能電池、電池極片等均有視覺檢測(cè)研究文獻(xiàn)報(bào)道,但對(duì)扣式電池開展自動(dòng)質(zhì)量檢測(cè)的報(bào)道極少。 扣式電池體積小,外觀直徑一般不超過兩三厘米,在各種電子產(chǎn)品特別是微小型產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用,如電子詞典、計(jì)算器、助聽器、電子手表、主板等。 人工檢測(cè)電池不但效率低下,而且電池表面為金屬制成,反光嚴(yán)重,長(zhǎng)期的人眼檢測(cè)有損視力健康。因此機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)的研究,將有助于電池制造行業(yè)的水平提高。
缺陷類型多樣
電池在生產(chǎn)過程中,因生產(chǎn)工藝不足或其他偶然因素會(huì)產(chǎn)生一些次品,因此希望能夠研發(fā)一套電池質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng),能自動(dòng)將不合格電池檢出。 扣式電池質(zhì)量檢測(cè)主要包括電量指標(biāo)檢測(cè)和外觀缺陷檢測(cè)。 電量指標(biāo)檢測(cè)可通過設(shè)計(jì)電子裝置,完成對(duì)電池電流電壓進(jìn)行快速檢測(cè),判斷其電流電壓數(shù)值及充放電性能是否存在異常。 外觀缺陷檢測(cè)則復(fù)雜得多,因電池具有正負(fù)兩極,則外觀檢測(cè)分為正極和負(fù)極兩方面。 正極外觀缺陷主要包括:劃痕、 銹斑、凹點(diǎn)、光面等,另外包裝過程中,也會(huì)產(chǎn)生正負(fù)極顛倒、型號(hào)混淆等錯(cuò)裝事件。
正極面外觀合格與缺陷圖像注:(a)為合格, (b)為劃傷, (c)為銹斑, (d)為凹坑, (e)為光面 負(fù)極外觀缺陷種類如下圖:
負(fù)極面外觀合格與缺陷圖像注:(a)為合格, (b)為劃傷, (c)為銹斑
檢測(cè)難度節(jié)節(jié)攀升
扣式電池視覺檢測(cè)存在眾多難點(diǎn),傳感器成像和圖像處理均較為困難。 扣式電池外觀缺陷種類繁多,主要包括:劃痕、銹斑、污臟、凹點(diǎn)、光面等,缺陷尺寸多在毫米級(jí)。 與紡織物品等缺陷檢測(cè)不同,扣式電池外表面為金屬制成,金屬表面在光源照射下反光嚴(yán)重。 與傳統(tǒng)的金屬鋼板等檢測(cè)不同,拇指大小的扣式電池表面上還存有字符的干擾,因此圖像傳感系統(tǒng)還要保證字符和缺陷均能夠盡量清晰成像。 且電池生產(chǎn)工藝受限,金屬表面難以保證絕對(duì)平整,微表面存在不平,又致使漫反射嚴(yán)重; 同時(shí)表面字符刻制不夠標(biāo)準(zhǔn),存在位置偏移、 且深淺不一等現(xiàn)象,因此成像后圖像字符粗細(xì)和位置將出現(xiàn)較大的變化,這些給光路系統(tǒng)設(shè)計(jì)和圖像處理帶來極大困難。 為提高檢測(cè)效率,生產(chǎn)中通常會(huì)采用多點(diǎn)檢測(cè),在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)下實(shí)現(xiàn)多電池目標(biāo)同時(shí)檢測(cè),因此光源難以保證均勻照射于各電池表面,給后續(xù)的處理帶來難度; 另外電池正極面的字符傾斜角度在圖像上呈現(xiàn)為隨機(jī)變化,圖像校正也成為研究中的難點(diǎn)。
機(jī)器視覺技術(shù)擊破產(chǎn)品缺陷檢測(cè)難點(diǎn)
圖像采集:機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)的第一步需要獲得待檢測(cè)目標(biāo)的原始圖像。一般通過相機(jī)、光源等硬件搭建一套合理的視覺成像系統(tǒng);當(dāng)相機(jī)傳感器獲得原始成像信號(hào)后,需要通過專用圖像采集卡處理后完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,計(jì)算機(jī)方可獲取圖像進(jìn)行后續(xù)處理。圖像處理:計(jì)算機(jī)對(duì)采集的原始圖像進(jìn)行處理,最大程度去除圖像中的噪聲和無關(guān)背景,并增強(qiáng)圖像目標(biāo),從而獲得易于進(jìn)一步分析和識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)圖像。圖像分析與特征提取:計(jì)算目標(biāo)圖像的相關(guān)特征量。圖像識(shí)別:通過設(shè)計(jì)合理的模式識(shí)別程序,對(duì)特征量進(jìn)行判別,完成視覺檢測(cè)。 因電池具有正極面和負(fù)極面,另外為了提高生產(chǎn)效率,系統(tǒng)總體應(yīng)設(shè)計(jì)為分布式體系結(jié)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)快速并行檢測(cè)。
分布式檢測(cè)中的位點(diǎn)為視覺檢測(cè)各組成單元。機(jī)器視覺模塊包括工業(yè)相機(jī)、鏡頭、光源、光源控制器等元件,在光源照明下,待測(cè)物體反射光路通過鏡頭聚焦,在工業(yè)相機(jī)上完成成像;原始圖像信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)線傳輸,在圖像采集卡處理后由工業(yè) PC 機(jī)獲得;控制器對(duì)工業(yè)相機(jī)實(shí)施采集控制,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觸發(fā)。
智能化、自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化是未來制造業(yè)的發(fā)展大趨勢(shì),矩視智能致力于制造業(yè)工廠企業(yè)智能改造,數(shù)字化升級(jí)。
審核編輯:郭婷
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原文標(biāo)題:機(jī)器視覺用于紐扣電池表面缺陷檢測(cè)的解決方法
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