注塑件缺陷检测

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需求信息









方案信息

根据工件的检测需求及光学特性，在满足精度要求的前提下，本方案建议该工件在特定运动模式下通过两个工位完成整个工件的检测。

工位一方案说明

工位一对应的检测项目为：（1）螺母少装/压伤。




1 打光方式

根据螺母高反光的特性，选用较高角度的环形光，把螺母表面打亮呈白色，与注塑件黑色表面形成明显的区分。每一个螺母需拍摄一次，工位一总共拍摄7次。为了方便移动工件到工位1、2中不同的拍摄位置，建议使用机械手抓取工件悬空移动拍摄。现场实验图和打光示意图如下：



实验室现场图






打光示意图

2 图像采集








3 算法分析

螺母图片算法分析：使用轮廓匹配算法对螺母进行匹配定位，随后根据匹配位置进行斑点分析。若轮廓匹配算法结果为NG，则说明存在螺母少装或压伤现象。若斑点分析算法检测到黑色斑点，则说明螺母存在压伤现象。








4 系统构成

相机	500万面阵相机
分辨率	2448×2048
快门模式	全局曝光
颜色	黑白
帧率	23.5fps
感光芯片	2/3”CMOS
像元尺寸	(μm)3.45×3.45
光源	RL-90-70-R
控制器	APS2-24W24-1T
镜头	35mm定焦镜头
光圈	4.0
曝光时间	5000μs
视场	(mm)72.8×60.9
工作距离	镜头距平台290mm
光源距离	光源距平台265mm
理论精度	0.030mm/pixel




工位二方案说明

工位二对应的检测项为：

（1）   端子孔变形、堵孔、毛边，精度要求0.03mm；

（2）   分型边毛边，精度要求0.1mm。




1 打光方式

工位二同时检测端子孔不良与分型边毛边。若使用定焦镜头拍摄，图像会存在畸变，会拍摄到工件的部分侧面；而且工件侧面的反光会影响软件对毛边的判断。因此采用了双远心系统对工件进行拍摄。

为保证客户需求的精度，使用1000万像素黑白面阵相机，搭配0.1倍远心镜头进行拍摄。每一组端子孔拍摄一次（5组），工件边缘拍摄至少拍摄约17次（视机构设计情况调整拍摄次数），工位二拍摄次数共22次左右，为了方便移动工件到工位1、2中不同的拍摄位置，建议使用机械手抓取工件悬空移动拍摄。

实验室现场图与打光示意图如下：



实验室现场图






打光示意图

2 图像采集

端子孔图像：










工件边缘图像：












3 算法分析

端子孔检测：先使用模板匹配算法，分别识别以下三组不同类型的端子孔（如下列图片所示）。然后再次使用模板匹配算法对每一个端子孔进行匹配。存在变形或堵孔情况的端子孔不会被算法所匹配。最后对成功匹配的端子孔内部使用斑点分析算法，若能在端子孔内部找到黑色斑点，即能说明端子孔存在毛边或堵孔情况。

算法分析图如下：











毛边检测：对工件边缘使用轮廓缺陷检测算法，即可检测出毛边。

算法分析图如下：









4 系统构成

相机	1000万面阵相机
分辨率	3840×2748
快门模式	卷帘曝光
颜色	黑白
帧率	7fps
感光芯片	1/2.3”CMOS
像元尺寸	(μm)1.67×1.67
光源	直径120mm远心光源
控制器	HGDC-5V3W-H2 亮度设置：80
镜头	0.1倍远心镜头 型号XF-5MDT0.1X250 V6
光圈	/
曝光时间	100μs
视场	(mm)64.0×45.9
工作距离	镜头距工件上表面250mm
光源距离	/
理论精度	0.017mm/pixel




5 点评与总结

（1） 工位一的拍摄中，螺母的位置要尽可能处于视场中心位置，否则可能会出现照不亮螺母表面的情况。

（2） 客户并未在螺母缺陷检测中提出精度要求，但是为了兼容后续添加检测项目，因此采用了较通用的500万像素的面阵相机。

（3） 工位一与工位二拍摄次数合计约29次，具体拍摄的次数根据机构设计与现场调试情况需要再作调整。

（4） 若每次移动拍摄时间能低于1s，单个工件检测时间预计能低于30s，实际检测时间需要视机构设计与现场调试情况而定。

（5） 工位二中使用的相机为卷帘曝光模式，若工件抖动幅度过大会影响成像效果，因此设计机构时需考虑运行时的稳定性。

（6） 为保证检测准确性，进行检测时应尽量排除环境光对系统的影响；检测现场应处于一个无尘的环境下，以免机器出现误判的情况。

（7） 所有数据均为实验室测试所得，在现场实际应用时，为达到同样的拍摄效果可能仍需要微调。