如何用机器视觉检查闭包

瓶盖，如食品、化妆品和药品容器的塑料瓶盖，必须单独检查缺陷。可能的缺陷包括不圆度，短射(缺料)，衬里缺陷或污染。检测速度可达每分钟1200个闭合，因此需要机器视觉检测系统。

有两种常见的闭合检查方法。“模板”方法将已知的好部件(“黄金模板”)的图像与正在检查的部件的图像进行比较，并报告差异。“特征”方法测量诸如零件尺寸和强度分布等参数，并使用这些测量来做出好的/坏的决策。这两种方法都是从拍摄待检查部件的数字图像开始的。

要获得可接受的零件数字图像有很多因素，包括零件的强而稳定的照明和具有快速快门速度的相机，以减少零件运动引起的图像模糊。为了便于本文的解释，让我们假设已经获得了一个可接受的图像。

模板方法

由于可以通过向机器视觉系统(MVS)显示30或40个已知的好部件(也称为“通过显示训练”)来设置检查，因此模板方法在工业中相当常见。在这种方法中，MVS构建一个黄金模板，由已知良好部件图像的“平均图像”和指定图像中每个点上部件强度(或颜色)的“自然”或允许变化的“方差图像”组成。

每个部分都位于输入图像中，并确定其精确位置和角度。然后移动和旋转平均和方差图像，以精确地适应部分输入图像。输入部分图像和平均图像被减去，以显示任何可能是缺陷的差异，然后使用方差图像，逐像素，以检测在该部分点上大于自然变化的差异。模板方法易于设置，当输入部分能与平均和方差图像精确对齐，且部分自然变化较小时，模板方法工作良好。在环形闭合上的衬垫或密封圈可以很容易对齐(不需要计算旋转角度)且检测区域方差小的应用中，模板方法效果良好。模板法最常见的应用之一是印刷品检验。

模板方法不能很好地工作时零件不能精确对齐，零件自然变化大，或必须采取精确措施。将模板与零件图像对齐的旋转速度较慢，并增加了重新采样噪声，因此模板方法通常不用于计算资源有限的地方。

功能的方法

从零件图像中提取测量值或特征，并将这些测量值与已知良好零件的测量值进行比较，称为特征法。这种方法适用于测量诸如闭合尺寸、圆度(椭圆度)、密封或珠宽等，并且可以在设计时不使用模板方法中使用的精确对齐特性。一些特征方法能够处理零件外观的大变化或自然变化。例如，基于部分边缘的特征(图像中的边缘作为突然的强度变化出现)可以容忍部分反射率和颜色的变化，以及部分照明的变化。

旋转不变的特征，如强度或颜色直方图、矩、椭圆度和周长，可以快速确定闭包中的污染、标记和其他缺陷。使用特征方法，您无法判断缺陷位于部件上的哪个位置(与模板方法一样)，但缺陷位置并不是大多数制造商所关心的问题。特征方法的更大优势是不需要旋转对齐，这意味着特征计算速度快，是智能相机(如达尔萨的BOA)上的首选方法。

特征方法需要更多的工作来设置，因为必须将特定于闭孔类型的测量和公差编入MVS中。现代MVS软件通过使用图形用户界面使得这种类型的编程更加容易。(Dalsa的iNspect和Sherlock软件就是这类软件的例子。)

在“瓶盖分析”图像中，特征方法测量瓶盖衬垫的圆度。得出了盖衬的近似中心。然后，一个“辐条工具”(绿线)测量16个位置(绿线上的红色叉)的衬垫边缘位置。拟合一个圆，圆度计算为(最小半径/最大半径)* 100，其中最小半径和最大半径是在拟合过程中测量的。

偏离圆度表示有缺陷的衬垫——丢失、变形等。然而，这种检查将错过边缘缺陷小于辐条上边缘之间的距离，但这是罕见的。它不检查密封表面的污染，但这可以通过在密封边缘定义的圆圈内寻找强度过高或过低的像素来完成。请注意，这些方法是快速的，部分原因是它们是旋转不变的。

在实践中，这两种方法都可用于各种应用。例如，模板方法可用于检查闭包打印，因为很难指定特征来测量文本或标志缺陷。不变特征和测量特征用于寻找衬垫缺陷，如旗帜，颜色偏移和异物。“通过显示来训练”的系统可以同时使用模板和特性方法，但通常必须通过添加额外的特性来针对特定的闭包类型进行“调优”。

-本·道森是达尔萨公司的战略发展总监。可以通过ben.dawson@dalsa.com与他联系。www.dalsa.com

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