專利名稱：一種產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測的方法和設(shè)備，特別是產(chǎn)品外觀缺陷的光學(xué)式檢測方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代制造業(yè)的產(chǎn)品數(shù)量越來越大，產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高。而對于產(chǎn)品的外觀質(zhì)量檢測，目前大多數(shù)廠商仍采用人眼檢測的方式，人眼檢測又分為人眼裸視檢測、顯微鏡人眼檢測、CXD成像人眼檢測等幾種方式，雖然這幾種方式也有優(yōu)劣之分，但是產(chǎn)品外觀質(zhì)量的合格判定，都依賴于人做出判斷。一方面人眼在長時間觀察時極易疲勞，檢測結(jié)果受檢測人員個體的影響非常大，檢測結(jié)果不客觀。另一方面，隨著制造業(yè)規(guī)模的擴大，產(chǎn)品數(shù)量越來越大，單純依靠人工進行檢測已遠不能滿足生產(chǎn)的需要，對自動化檢測設(shè)備的需求越來越強烈。近年來，自動化的產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測設(shè)備不斷出現(xiàn)，比如中國專利號為 200810216939. 6，名稱為“一種產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測方法、系統(tǒng)及檢測設(shè)備”的專利，公開了一種取代人眼目測，實現(xiàn)自動化檢測的方法和設(shè)備。但該專利只立足于產(chǎn)品表面質(zhì)量的檢測， 對于產(chǎn)品外輪廓存在的外觀缺陷無能為力，同時該專利只能解決離線的檢測問題，無法對自動化生產(chǎn)線上產(chǎn)品進行檢測與剔除。本發(fā)明提供了一種外觀質(zhì)量自動檢測的方法與設(shè)備，通過該設(shè)備，可全自動的檢測流水線上生產(chǎn)產(chǎn)品外觀上的臟污、毛邊、劃痕、缺角、破損等缺陷，并可自動將有缺陷產(chǎn)品剔除，并對產(chǎn)品的質(zhì)量情況統(tǒng)計分析，用于指導(dǎo)或促進生產(chǎn)線工藝的改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種產(chǎn)品外觀質(zhì)量的檢測方法和設(shè)備，可自動地對生產(chǎn)流水線上產(chǎn)品的外觀質(zhì)量缺陷進行檢測，并可根據(jù)檢測結(jié)果將不合格產(chǎn)品自動剔除。本發(fā)明的一個目的在于提供一種完備的產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測方法，可對產(chǎn)品外輪廓缺陷、產(chǎn)品表面缺陷以及產(chǎn)品工作狀態(tài)下缺陷進行全面的外觀質(zhì)量檢測。而對于電子類部件/組件，如液晶模組，直接的離線獨立檢測只能發(fā)現(xiàn)部分的外觀質(zhì)量缺陷，很大一部分外觀質(zhì)量缺陷往往出現(xiàn)在模組上電工作狀態(tài)下，因此對產(chǎn)品工作狀態(tài)下的外觀質(zhì)量缺陷檢測也是非常有必要的。產(chǎn)品外輪廓缺陷檢測分為兩個步驟邊緣輪廓提取和輪廓缺陷判定。邊緣輪廓提取分為兩種情況(1)對于具備規(guī)則外形輪廓的產(chǎn)品，如方形或圓形，利用已知的產(chǎn)品屬性，在輪廓附近對產(chǎn)品進行邊緣搜索，確定其邊緣輪廓；(2)對于不規(guī)則外形輪廓的產(chǎn)品，直接利用邊緣提取與跟蹤算法獲取產(chǎn)品的外邊緣輪廓。在輪廓附近存在較大明暗差異的區(qū)域，可以采用二值化處理減少干擾，然后再尋找邊緣；對于輪廓缺陷的判定，可采用以下一種或多種方式進行(1)對于邊緣搜索的尋邊狀況，比如尋找出來的邊緣的數(shù)量、邊緣長度、以及直線擬合或圓弧擬合的擬合誤差作閾值進行判斷，可以確認輪廓是否存在毛邊等缺陷；(2)對于多邊形的輪廓，可采用擬合得到的邊緣計算頂點，然后再由頂點計算輪廓的閉合面積、周長等，以此作為閾值進行判斷；(3)對于圓弧或圓，可以使用擬合誤差、半徑以及周長作閾值進行判斷；(4)對于非規(guī)則的輪廓，可以使用擬合誤差、周長以及面積等與標(biāo)準(zhǔn)模板做閾值判斷。產(chǎn)品表面缺陷檢測一般也分為兩個步驟(1)缺陷邊緣搜索在上一步確定的產(chǎn)品外輪廓內(nèi)部搜索缺陷的邊緣，并計算缺陷邊緣的像素點、直線擬合誤差，F(xiàn)RET直徑等。(2)缺陷判定對于缺陷邊緣的成型像素量、直線擬合誤差、FRET直徑等與標(biāo)準(zhǔn)值做閾值判斷。在某些情況下，還需要以特定顏色(圖像成像中沒有的顏色)在采集的圖像上對檢測到的缺陷加上邊緣標(biāo)記，以便需要時操作者可做進一步的人工判斷。產(chǎn)品工作狀態(tài)下缺陷檢測在本設(shè)備上預(yù)留有通用的接口，軟件也提供擴展接口， 可對流水線上產(chǎn)品加電檢測。比如，可對液晶模組加電，檢測在液晶模組上電后表面是否有顯示缺陷，并發(fā)送顯示信號，軟件中的缺陷檢測模塊比對液晶模組的產(chǎn)生的圖像，檢測液晶模組顯示是否正常。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種產(chǎn)品外觀質(zhì)量缺陷檢測設(shè)備，該設(shè)備可直接加裝在現(xiàn)有的流水線之上，對流水線上通過的產(chǎn)品進行外觀質(zhì)量檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，可對外觀存在質(zhì)量缺陷的不合格產(chǎn)品進行剔除。本發(fā)明的缺陷檢測設(shè)備包括照明光源、速度檢測裝置、圖像采集模塊、缺陷檢測模塊、NG產(chǎn)品剔除裝置、NG產(chǎn)品傳送帶、缺陷報警裝置、固定架、電控箱、工控機及顯示器。照明光源向被檢產(chǎn)品提供均勻、一致的照明，確保產(chǎn)品在圖像采集模塊中成像清晰、銳利，對于不同的產(chǎn)品可提供不同亮度和不同角度的照明效果。圖像采集模塊包括成像鏡頭、線陣CCD和圖像采集卡，鏡頭將產(chǎn)品圖像投射到線陣CCD成像表面，線陣CCD —次采集一條掃描線的產(chǎn)品圖像，將不同時刻采集的掃描線順序排列，合并成一幅完整的圖像，并將采集到的電信號轉(zhuǎn)化為視頻信號，圖像采集卡則完成視頻信號的數(shù)字化轉(zhuǎn)換。缺陷檢測模塊采用上述的產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測方法從圖像數(shù)據(jù)中檢測產(chǎn)品外觀是否存在缺陷，并根據(jù)檢測結(jié)果發(fā)出檢測判定信號。缺陷報警裝置根據(jù)缺陷檢測模塊給出的信號發(fā)出預(yù)設(shè)的聲光報警，提示存在有缺陷的不合格產(chǎn)品，通知工作人員做必要的進一步處理。NG產(chǎn)品剔除裝置根據(jù)缺陷檢測模塊給出的信號將不合格產(chǎn)品剔除到NG產(chǎn)品傳送帶上，NG產(chǎn)品傳送帶將其傳送到指定位置。固定架用于支撐光源、圖像采集模塊、NG產(chǎn)品剔除裝置等。工控機及顯示器組成計算機系統(tǒng)，用于實現(xiàn)缺陷檢測模塊的軟件功能。
本發(fā)明的優(yōu)點在于外觀質(zhì)量中的缺陷檢測全面、設(shè)備自動化程度高、檢測速度快、 檢測結(jié)果客觀性和一致性好，受人為因素影響小，可有效提高現(xiàn)有制造業(yè)生產(chǎn)效率，顯著提尚廣會旨。


圖1是本發(fā)明的產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測方法的流程示意圖。圖2是本發(fā)明的產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測設(shè)備整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實施例中光源、鏡頭、線陣CCD安裝固定方式示意圖。圖中主要結(jié)構(gòu)為11-速度檢測模塊、12-光源、13-缺陷檢測模塊、14-圖像采集模塊、15-產(chǎn)品傳送帶、16-NG產(chǎn)品傳送帶、17-缺陷報警裝置、18-NG產(chǎn)品剔除裝置、21-NG產(chǎn)品傳送帶、23-報警裝置、24-固定架、25-NG產(chǎn)品剔除裝置、26-產(chǎn)品傳送帶、31-被檢測產(chǎn)品、 32-線陣CCD、33-鏡頭。
具體實施例方式圖1給出了本發(fā)明的自動產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測方法的流程示意圖，該方法涉及到 光源12、速度檢測模塊11、圖像采集模塊14、缺陷檢測模塊13、缺陷報警裝置17、NG產(chǎn)品剔除裝置18、產(chǎn)品傳送帶15、NG產(chǎn)品傳送帶16。其中，圖像采集模塊14在產(chǎn)品傳送帶15上方固定，并與缺陷檢測模塊13連接；缺陷報警裝置17與缺陷檢測模塊13連接；NG產(chǎn)品剔除裝置18與缺陷檢測模塊13連接，并與產(chǎn)品傳送帶15連接；NG產(chǎn)品傳送帶16與產(chǎn)品傳送帶15連接；光源12與產(chǎn)品傳送帶15相對固定；速度檢測模塊11與產(chǎn)品傳送帶15連接。光源11向被檢測產(chǎn)品提供均勻、一致的照明。本實施例采用條狀綠色LED光源， 波長520nm，LED采用恒流源驅(qū)動，確保光源亮度穩(wěn)定可靠，光源亮度采用PWM方式實現(xiàn)精確可調(diào)，以確保對產(chǎn)品實施最佳的照明。傳送帶速度檢測模塊11采用編碼器實現(xiàn)速度檢測，安裝在產(chǎn)品傳送帶15上，實時檢測傳送帶15上待檢測產(chǎn)品的移動速度，并以此速度來同步圖像采集模塊14的采集速度， 確保采集到的圖像平穩(wěn)、無畸變。缺陷報警裝置17與缺陷檢測模塊13直接相連，接受缺陷檢測模塊13控制，根據(jù)缺陷檢測模塊13輸出的檢測不合格信號，發(fā)出聲光報警。NG產(chǎn)品剔除裝置18與缺陷檢測模塊13直接相連，接受缺陷檢測模塊13控制，根據(jù)缺陷檢測模塊13輸出的檢測不合格信號，同步發(fā)出剔除動作，將有缺陷的不合格產(chǎn)品剔除到NG產(chǎn)品傳送帶16上，NG產(chǎn)品傳送帶16將不合格產(chǎn)品傳送到指定接收裝置中。其中的剔除機構(gòu)采用氣缸控制壓縮氣體來實現(xiàn)操作。圖像采集模塊14包括成像鏡頭、線陣CCD和圖像采集卡。鏡頭將產(chǎn)品圖像投射到線陣CCD成像表面，線陣CCD —次采集一條掃描線的產(chǎn)品圖像，線陣CCD根據(jù)速度檢測模塊 11反饋的運動速度，控制圖像采集的速度，并將不同時刻采集的掃描線順序排列，合并成一幅完整的圖像，最后將采集到的電信號轉(zhuǎn)化為視頻信號。圖像采集卡完成視頻信號的數(shù)字化轉(zhuǎn)換。缺陷檢測模塊13對圖像采集模塊14獲取的圖像進行預(yù)處理，并進行缺陷檢測，檢測產(chǎn)品外觀是否存在缺陷，并給出缺陷是否存在的判定信號
(1)缺陷檢測模塊從圖像采集模塊獲取圖像數(shù)據(jù)；(2)缺陷檢測模塊使用Gauss濾波算子對圖像數(shù)據(jù)進行平滑濾波，濾除噪聲等干擾因素對檢測的影響；(3)缺陷檢測模塊使用Carmy邊緣檢測算法對濾波后的圖像進行邊緣檢測；Carmy 邊緣檢測的高閾值參數(shù)采用最大類間方差的方法得到，低閾值使用高閾值的一半；Carmy 邊緣檢測得到邊緣點集數(shù)據(jù)；(4)缺陷檢測模塊首先采用腐蝕和膨脹算法對檢測出的邊緣點集數(shù)據(jù)進行處理， 再利用8鄰域的連通區(qū)算法進行外輪廓檢測；(5)缺陷檢測模塊針對不同的邊緣情況采用不同的檢測方法，以判斷產(chǎn)品外輪廓是否有毛邊、變形、缺角、破損等缺陷a)根據(jù)尋找出來的邊緣數(shù)量、邊緣長度、以及直線擬合或圓弧擬合的擬合誤差作閾值進行判斷，可以確認輪廓是否存在毛邊等缺陷；b)對于多邊形的輪廓，采用擬合邊緣計算頂點，然后再由頂點計算輪廓的閉合面積、周長等，以此作為閾值進行判斷；c)對于圓弧或圓，使用擬合誤差、半徑以及周長作閾值進行判斷；d)對于非規(guī)則的輪廓，使用擬合誤差、周長以及面積等與標(biāo)準(zhǔn)模板做閾值判斷；(6)若檢測到外輪廓存在缺陷，屬于不合格品，缺陷檢測模塊給出不合格判斷，明確指示缺陷所在區(qū)域，并發(fā)出相應(yīng)的判斷信號；(7)在產(chǎn)品外輪廓合格，不存在缺陷的情況下，缺陷檢測模塊根據(jù)第(4)步檢測出的產(chǎn)品外輪廓，提取出被檢產(chǎn)品的表面區(qū)域，采用如下四種方式判斷表面區(qū)域質(zhì)量是否合格a)對表面區(qū)域內(nèi)圖像灰度做平均值，與標(biāo)準(zhǔn)值進行比較，做閾值判斷；b)對表面區(qū)域內(nèi)圖像的灰度方差進行計算，做閾值判斷；c)將表面區(qū)域內(nèi)圖像與標(biāo)準(zhǔn)品圖像做模式匹配；d)在表面區(qū)域內(nèi)部進行缺陷邊緣搜索，并計算缺陷邊緣的像素點、直線擬合誤差， FRET直徑等；對于缺陷邊緣的成型像素量、直線擬合誤差、FRET直徑等與標(biāo)準(zhǔn)值做閾值判斷；若檢測到表面區(qū)域存在缺陷，屬于不合格品，缺陷檢測模塊直接給出不合格判斷， 明確指示缺陷類型及所在區(qū)域，并發(fā)出相應(yīng)的判斷信號；(8)缺陷檢測模塊在表面區(qū)域質(zhì)量合格，不存在缺陷的液晶顯示類模組進行上電工作狀態(tài)下檢測在上電但無測試電信號輸入狀態(tài)下檢測液晶模組外觀是否存在缺陷；在對液晶模組發(fā)出測試信號狀態(tài)下，檢測液晶模組顯示圖像是否正常；對于工作狀態(tài)下存在表面質(zhì)量缺陷的，同樣發(fā)出相應(yīng)的判斷信號；(9)對于不存在表面質(zhì)量缺陷的產(chǎn)品，缺陷檢測模塊不發(fā)出任何信號；(10)缺陷檢測模塊實時統(tǒng)計已經(jīng)檢測產(chǎn)品的總數(shù)量、合格產(chǎn)品數(shù)量、不合格產(chǎn)品數(shù)量。圖2給出了本自動缺陷檢測設(shè)備的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該設(shè)備包括光源 12、鏡頭33、線陣CXD 32、報警裝置23、固定架24、NG產(chǎn)品剔除裝置25、產(chǎn)品傳送帶26、NG 產(chǎn)品傳送帶21。其中，鏡頭與線陣CXD相連接為一體，并和光源12、報警裝置23 —起通過固定架M安裝在產(chǎn)品傳送帶沈上部。NG產(chǎn)品剔除裝置25固定在產(chǎn)品傳送帶沈側(cè)面，可將產(chǎn)品傳送帶沈上的不合格產(chǎn)品剔除到NG產(chǎn)品傳送帶21上。NG產(chǎn)品傳送帶21將不合格產(chǎn)品傳送到預(yù)設(shè)位置。圖3給出了本實施例中光源12、鏡頭33、線陣CCD 32安裝固定方式示意圖鏡頭 33與線陣CXD 32連接在一起，并與條狀LED光源12共同朝向產(chǎn)品傳送帶沈上當(dāng)前測量待檢測產(chǎn)品31的位置，以確保調(diào)整LED光源12能為線陣(XD32的成像提供恰當(dāng)?shù)恼彰?。在工控機安裝有圖像采集卡，它將線陣CCD 32獲取的圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并使用缺陷檢測模塊13按照上述缺陷檢測方法進行缺陷檢測，若檢測到有缺陷的不合格產(chǎn)品， 則驅(qū)動NG產(chǎn)品剔除裝置18，將不合格產(chǎn)品剔除到NG產(chǎn)品傳送帶16上。NG產(chǎn)品剔除裝置 18采用電磁閥控制的壓縮氣體實現(xiàn)剔除功能。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟圖像采集模塊[14]采集被檢測產(chǎn)品圖像；缺陷檢測模塊[Π]對采集的圖像進行平滑濾波處理；缺陷檢測模塊[13]對濾波處理后圖像進行邊緣檢測，得到邊緣點集數(shù)據(jù)；缺陷檢測模塊[13]對檢測出的邊緣點集數(shù)據(jù)進行產(chǎn)品外輪廓檢測；缺陷檢測模塊[13]對產(chǎn)品的外觀質(zhì)量進行缺陷檢測；NG產(chǎn)品剔除裝置[18]根據(jù)缺陷檢測模塊[13]的檢測信號剔除傳動帶上的表面質(zhì)量不合格產(chǎn)品；缺陷檢測模塊[13]實時統(tǒng)計已經(jīng)檢測產(chǎn)品總數(shù)量、合格產(chǎn)品數(shù)量、不合格產(chǎn)品數(shù)量。
2.如權(quán)利要求1所述的缺陷檢測模塊，其特征在于，所述缺陷檢測模塊[13]包括產(chǎn)品外輪廓缺陷檢測模塊、產(chǎn)品表面缺陷檢測模塊、產(chǎn)品工作狀態(tài)下缺陷檢測模塊三部分。
3.如權(quán)利要求2所述的外輪廓缺陷檢測模塊，其特征在于，外輪廓缺陷檢測模塊對產(chǎn)品圖像進行濾波、邊緣檢測、輪廓檢測，再對獲得的輪廓數(shù)據(jù)進行邊緣數(shù)量、長度、擬合誤差、閉合面積、周長進行合格性檢查，判斷外輪廓是否存在外觀缺陷。
4.如權(quán)利要求2所述的產(chǎn)品表面缺陷檢測模塊，其特征在于，產(chǎn)品表面缺陷檢測模塊對產(chǎn)品圖像計算表面區(qū)域內(nèi)圖像灰度平均值、灰度方差值，并與標(biāo)準(zhǔn)值做閾值范圍內(nèi)的合格性檢查，判斷產(chǎn)品表面是否存在外觀缺陷。
5.如權(quán)利要求2所述的產(chǎn)品工作狀態(tài)下缺陷檢測模塊，其特征在于，產(chǎn)品工作狀態(tài)下缺陷檢測模塊可對液晶顯示類模組進行上電工作狀態(tài)下檢測在上電但無測試電信號狀態(tài)下檢測液晶模組外觀是否存在缺陷；在對液晶模組發(fā)出測試信號狀態(tài)下，檢測液晶模組顯示圖像是否正常。
6.一種產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測設(shè)備，其特征在于設(shè)備由光源[12]、圖像采集模塊[14]、速度檢測模塊[11]、NG產(chǎn)品傳送帶[21]、NG產(chǎn)品剔除裝置[25]、缺陷報警裝置[17]、固定架口4]、工控機及顯示器組成。
7.如權(quán)利要求6所述的光源，其特征在于，光源[12]為條狀綠色LED光源，波長520nm， LED采用恒流源驅(qū)動。
8.如權(quán)利要求6所述的圖像采集模塊，其特征在于，圖像采集模塊[14]包括鏡頭、線陣 CXD和圖像采集卡。
9.如權(quán)利要求6所述的速度檢測模塊，其特征在于，速度檢測模塊[11]實時檢測產(chǎn)品傳送帶上的傳送速度，以此速度控制圖像采集模塊[14]中線陣CXD的采集速度。
10.如權(quán)利要求6所述的工控機，其特征在于，工控機包括缺陷檢測模塊[13]。
11.如權(quán)利要求6所述的NG產(chǎn)品剔除裝置，其特征在于，NG產(chǎn)品剔除裝置[25]根據(jù)缺陷檢測模塊[13]輸出的檢測不合格信號，將產(chǎn)品傳送帶[26]上的產(chǎn)品剔除到NG產(chǎn)品傳送帶[21]上。
12.如權(quán)利要求6所述的缺陷報警裝置[17]，其特征在于，缺陷報警裝置[17]根據(jù)缺陷檢測模塊[13]輸出的檢測不合格信號發(fā)出聲光報警。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種產(chǎn)品外觀質(zhì)量的檢測方法和設(shè)備。本檢測方法可對產(chǎn)品外輪廓缺陷、產(chǎn)品表面缺陷以及產(chǎn)品工作狀態(tài)下缺陷進行全面檢測。本發(fā)明的檢測設(shè)備包括照明光源、速度檢測裝置、圖像采集模塊、缺陷檢測模塊、NG產(chǎn)品剔除裝置、NG產(chǎn)品傳送帶、缺陷報警裝置、固定架、電控箱、工控機及顯示器等部分。缺陷檢測模塊在檢測到外觀質(zhì)量不合格產(chǎn)品時，缺陷報警裝置發(fā)出聲光報警，并啟動NG產(chǎn)品剔除裝置將不合格產(chǎn)品剔除到NG產(chǎn)品傳送帶上。本發(fā)明對外觀質(zhì)量缺陷檢測全面、設(shè)備自動化程度高、檢測速度快、檢測結(jié)果客觀性和一致性好，可有效提高制造業(yè)生產(chǎn)效率。
文檔編號B07C5/34GK102305793SQ201110120239
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者楊聰, 蔡雄飛 申請人:蘇州天準(zhǔn)精密技術(shù)有限公司