本文圍繞紙杯生產(chǎn)線上的實(shí)際檢測要求，基于機(jī)器視覺技術(shù)為基礎(chǔ)，圖像處理技術(shù)為方法，針對生產(chǎn)線上產(chǎn)品缺陷特征，設(shè)計(jì)了一次性紙杯缺陷的自動(dòng)化檢測系統(tǒng)，有效提高了產(chǎn)品缺陷檢測的效率。

    該系統(tǒng)主要由工業(yè)相機(jī)、鏡頭、LED環(huán)形光源、顯示器、PLC、工控pc機(jī)、光電傳感器、報(bào)警裝置及圖像處理軟件等部分組成。

解決方案：

    系統(tǒng)運(yùn)行，光電傳感器檢測到生產(chǎn)線的運(yùn)動(dòng)，將該信號(hào)傳送到PLC，PLC接收到輸入信號(hào)，觸發(fā)工業(yè)相機(jī)工作，通過鏡頭的配合采集到待檢測產(chǎn)品的圖像，并傳送到工控pc機(jī)。工控pc機(jī)通過分析處理軟件，根據(jù)圖像判別出產(chǎn)品是否存在缺陷。若存在缺陷產(chǎn)品，PLC將接收到剔除信號(hào)，響起報(bào)警裝置，提醒工人進(jìn)行確認(rèn)。

圖1 檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

    圖像預(yù)處理：將采集的圖像進(jìn)行二值化，通過劃分感興趣區(qū)域(ROI) 利用最小二乘法擬合杯底圓輪廓，確定圓心，將紙杯進(jìn)行定位。然后對紙杯進(jìn)行各項(xiàng)缺陷檢測，若檢測缺陷特征值在允許范圍內(nèi)，則合格，反之，則將其剔除。

    建立ROI區(qū)域：由于紙杯本身的構(gòu)造特點(diǎn)，可以把紙杯劃分成3個(gè)區(qū)域：杯底區(qū)域、側(cè)壁區(qū)、接縫區(qū)。不同區(qū)域由于灰度不同，其設(shè)定的缺陷檢測閾值也會(huì)改變。感興趣區(qū)域的設(shè)置，可在保證檢測區(qū)域特征不變的前提下，縮小檢測范圍，使系統(tǒng)處理時(shí)間大大縮短。

    定位：選用最小二乘法來擬合圓，結(jié)果如圖2所示。在完成了圓心定位之后，再利用hough直線檢測算法，完成側(cè)壁區(qū)接縫的定位。

    缺陷檢測：將CCD相機(jī)進(jìn)行過曝光調(diào)節(jié)，得到如圖4（c）所示的過曝光圖像。然后對曝光后的圖像進(jìn)行掃描，統(tǒng)計(jì)掃描區(qū)域的灰度值及缺陷像素?cái)?shù)是否大于設(shè)定的閾值，若大于設(shè)定的閾值，則說明產(chǎn)品不合格，將其剔除；反之，則為合格。隨后將曝光時(shí)間調(diào)回原值，進(jìn)行其他缺陷的檢測。

圖4 月牙底檢測效果對比圖

    杯底污漬檢測：為了提高污漬檢測的精度，選取了大小及灰度不同的實(shí)驗(yàn)像素點(diǎn)作為待檢測的污漬對象置于紙杯底部（若在一定區(qū)域內(nèi)污漬面積和灰度值均達(dá)到污漬判定標(biāo)準(zhǔn)，則認(rèn)為該區(qū)域?yàn)槲蹪n區(qū)）。

圖5 污漬檢測效果圖

    本文基于機(jī)器視覺介紹了紙杯缺陷檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)線的需要，針對產(chǎn)品的特殊性，對于月牙底這種較難檢測的缺陷，提出了解決方案。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，已通過實(shí)際檢驗(yàn)，取得了較好的效果。