CN103439337A - 压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测装置，包括PC机、压电陶瓷蜂鸣片自动送料装置、压电陶瓷蜂鸣片拍摄平台；一种实现所述的压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测装置的检测方法，包括以下步骤：设定压电陶瓷蜂鸣片型号参数；打开外观检测LED环形光源，对拍摄平台照明。压电陶瓷蜂鸣片自动送料装置工作，将一组待检测的压电陶瓷蜂鸣片装载到拍摄平台；CCD摄像机拍摄图像，并传送至PC机；缺陷智能识别判断模块进行图像检测，识别与评判图像，给出并显示产品外观评判结果；送料和分拣控制模块发送评判结果信号至下位机，控制自动送料和分拣装置，分流合格与不合格产品。具有检测结果准确、效率高和产品损耗低等优点。

Description

压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测装置及方法

技术领域

本发明涉及压电陶瓷蜂鸣片的检测技术，特别涉及一种压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测装置及方法。

背景技术

压电陶瓷蜂鸣片的外观缺陷直接影响产品品质，因此外观检测是压电陶瓷蜂鸣片质量检测的重要环节。目前压电陶瓷蜂鸣片的生产线上仍然采用人工检测方法。工人通过对每一块压电陶瓷蜂鸣片进行目测，凭经验发现缺陷后，人工剔除不合格产品。该质量检测方法存在以下问题：（1）由于压电陶瓷蜂鸣片的日产量大，因此检测所需要的工人数量很多；（2）由人视觉形成的标准是一个非量化、非恒定的尺度，因而造成质量标准的波动，直接导致产品质量控制不稳定，且每个检测工人对于产品质量的检测都凭个人经验，量化参数难以统一；（3）在持续不断的生产线上，检测工人长期观察检测易产生视觉疲劳，使质量保证系统的准确性受影响，且人眼难以判断面积较小的压电陶瓷蜂鸣片上的细小外观缺陷；（4）检测工人的检测判断速度不及计算机处理运算速度快，检测效率较低，且人工成本高；（5）人工检测的同时，操作者还需用手工拾取和分拣合格和非合格品。由于压电陶瓷蜂鸣片表面银层在空气里容易氧化，易吸附油脂留下指纹影响质量；同时该产品既薄又脆，极易破裂损坏，因此人工分拣易造成一定的产品损耗。因此，本发明根据压电陶瓷蜂鸣片外观检测的需要，通过PC机将CCD摄像机采集的压电陶瓷蜂鸣片外观图像进行处理和分析，给出质量判别结果，自动送料和分拣装置则根据PC机的指令，通过下位机的控制，自动传送和分拣产品。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种操作简单、使用快捷可靠的外观缺陷自动检测系统，通过PC机实现的智能识别压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷检测系统，可适用于多种规格的压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷检测，并自动分流合格品和非合格品。

本发明的另一目的在于提供一种由上述装置实现的压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测方法。

本发明的首要目的通过下述方案实现：一种用于压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷的自动检测装置，包括下位机、PC机、LED环形光源、CCD摄像机、拍摄平台、自动送料和分拣装置和料盘。所述下位机、PC机、LED环形光源、与CCD摄像机、自动送料和分拣装置依次电气连接。所述拍摄平台和料盘与自动送料和分拣装置连接。所述料盘包括相互连接的进料盘、废料盘和正品料盘。所述PC机包括相互连接的缺陷智能识别判断模块以及送料和分拣控制模块。所述压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷检测方法具有自动和半自动两种检测模式。

所述缺陷智能识别判断模块包括型号参数管理单元、图像输入单元、图像预处理单元、定位单元、识别单元。所述CCD摄像机与PC机中的图像输入单元连接；所述定位单元、识别单元分别与下位机连接。所述下位机包括信号传输单元和运动控制单元。

所述型号参数管理单元包括数据库与数据库管理功能。

所述定位单元包括位置检测和缺陷检测功能；所述识别单元包括图像比较和缺陷识别功能；所述位置检测、缺陷检测、图像比较和缺陷识别功能依次连接，定位单元中的位置检测功能与图像预处理单元连接，识别功能与型号参数管理单元以及下位机连接。

所述送料和分拣控制模块包括运动控制指令单元和输出显示单元。所述运动控制指令单元与下位机连接，控制自动送料和分拣装置将检测后的产品分流至废料盘和正品料盘中。

所述压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷检测系统具有全自动和半自动两种检测模式。所述全自动检测模式是指系统在设定型号参数后，无需人工干预的一种自动检测和分流产品的工作模式。所述半自动检测模式是指在CCD摄像机将图像传送给PC机后，整体流程暂停，需要人工进行缺陷的识别和判断后，再操作下位机进行产品自动分流。

本发明的另一目的通过下述方案实现：一种实现所述的压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测装置的检测方法，包括下述步骤：

(1)系统上电自检并初始化，设定压电陶瓷蜂鸣片型号参数；

(2)打开外观检测LED环形光源，对拍摄平台照明；压电陶瓷蜂鸣片自动送料装置工作，将一组待检测的压电陶瓷蜂鸣片装载到拍摄平台；

(3)CCD摄像机拍摄图像，并传送至PC机；

(4)缺陷智能识别判断模块进行图像检测，识别与评判图像，给出并显示产品外观评判结果；

(5)送料和分拣控制模块发送评判结果信号至下位机，控制自动送料和分拣装置，分流合格与不合格产品。

所述步骤(4)中的缺陷智能识别判断模块包括下述步骤：

(4-1)系统自检，检查系统通信、LED环形光源状态和CCD摄像机电源状态；

(4-2)型号参数管理单元根据初始设定型号调出适用的压电陶瓷蜂鸣片参数，并将所述型号参数发送至定位单元；

(4-3)自动送料装置将待测压电陶瓷蜂鸣片置于拍摄平台，并发送开始检测指令；

(4-4)图像输入单元接收CCD摄像机传送的图像；

(4-5)图像预处理单元进行去噪处理，并评价图像质量，判断是否需要再次获取图像；

(4-6)定位单元对图像定位后进行图像缺陷的检测，识别单元进行图像的比较与评判；

(4-7)显示评判结果并将评判信号传送给下位机，进行合格品和非合格品自动分流。

所述步骤(4-6)的定位和识别单元包括以下缺陷检测和评判步骤：

(4-6-1)所述定位单元的位置检测功能将读入图像中的一组压电陶瓷蜂鸣片逐个分割开，测定单个压电陶瓷蜂鸣片整体的圆心坐标和外圆的圆形度；

(4-6-2)提取被测压电陶瓷蜂鸣片的银层部分，测定银层部分的圆心坐标，测定银层部分的圆形度；

(4-6-3)通过圆形度参数识别并标记外观残缺和破损缺陷；

(4-6-4)所述定位单元中的缺陷检测功能利用边缘提取、连通域标记的方法对被测压电陶瓷蜂鸣片银层部分区域的断裂、刮痕、凹凸和脏污缺陷逐一识别，并标记出缺陷区域；

(4-6-5)除残缺和破损缺陷，比较单元预设定各类缺陷特征的标准阈值；

(4-6-6)比较单元将实测特征值与标准阈值比较，识别单元根据缺陷的特征类型以及实测特征值与标准阈值的比较结果，识别缺陷类型，判断缺陷的特征值是否在容差范围内，给出评判结果。

本发明的作用原理是：压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷智能识别系统其核心内容在于对外观缺陷的定位、识别和特征比较。外观缺陷定位、识别和比较单元包括下述步骤和算法：定位单元中的位置检测功能将读入的一组压电陶瓷蜂鸣片的图像逐一分割开，测定单个压电陶瓷蜂鸣片整体的圆心坐标和外圆圆形度；提取被测压电陶瓷蜂鸣片的银层部分，测定银层部分的圆心坐标和圆形度；通过圆形度参数识别并标记外观残缺和破损缺陷；定位单元中的缺陷检测功能利用边缘提取、连通域标记的方法对被测压电陶瓷蜂鸣片银层部分区域的断裂、刮痕、凹凸和脏污缺陷逐一识别，并标记出缺陷区域；除残缺和破损缺陷，比较单元预设定各类缺陷特征的标准阈值，并将实测特征值与标准阈值比较，识别单元根据缺陷的特征类型以及实测特征值与标准阈值的比较结果，识别缺陷类型并判断缺陷的特征值是否在容差范围内，给出评判结果；显示评判结果并传送评判信号给下位机自动分流产品。

本发明压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测包括全自动和半自动两种检测模式。全自动检测模式是指系统在设定型号参数后，无需人工干预的一种自动检测和分流产品的工作模式。半自动检测模式是在CCD获取图像并传送给PC机后，整体流程暂停，需要人工进行缺陷的识别和判断后，再操作下位机进行产品自动分流。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

（1）本发明可以对压电陶瓷蜂鸣片的外观缺陷进行自动检测，安全、准确、可靠，检测效率高。

（2）本发明通过PC机自动识别系统可避免人工检测的错漏以及损耗，进一步节约生产成本。

附图说明

图1是压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测装置的结构示意图。

图2是压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷全自动检测方法流程图。

图3是压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷半自动检测方法流程图。

图4是外观缺陷智能识别判断流程图。

图5是外观缺陷定位、识别和比较单元的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，为本发明压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷的自动检测装置，包括下位机1、PC机2、LED环形光源3、CCD摄像机4、拍摄平台5、自动送料和分拣装置6和料盘7。所述下位机1、PC机2、LED环形光源3、与CCD摄像机4、自动送料和分拣装置6依次电气连接。所述拍摄平台5和料盘7与所述自动送料和分拣装置6连接。所述料盘7包括相互连接的进料盘、废料盘和正品料盘。所述PC机2具有缺陷智能识别判断模块、送料和分拣控制模块。所述压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷检测系统具有全自动检测模式和半自动检测模式这两种检测模式。

所述缺陷智能识别判断模块包括型号参数管理单元、图像输入单元、图像预处理单元、定位单元、识别单元。所述CCD摄像机4与PC机2中的图像输入单元连接；所述定位单元、识别单元分别与下位机1相连接。所述下位机1包括信号传输单元和运动控制单元。

所述型号参数管理单元包括数据库与数据库管理功能。

所述定位单元包括位置检测和缺陷检测功能，所述识别单元包括图像比较和缺陷识别功能，所述位置检测、缺陷检测、图像比较和缺陷识别功能依次连接，定位单元中的位置检测功能与图像预处理单元连接，识别功能与型号参数管理单元以及下位机连接。

所述送料和分拣控制模块包括运动控制指令单元和输出显示单元。所述运动控制指令单元与下位机连接，控制自动送料和分拣装置6将检测后的产品分流至废料盘和正品料盘中。

所述压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷检测的全自动检测模式，是指系统在设定型号参数后，无需人工干预的一种自动检测和分流产品的工作模式。所述半自动检测模式是在CCD获取图像并传送给PC机后，整体流程暂停，需要人工进行缺陷的识别和判断后，再操作下位机进行产品自动分流。

如图2所示，是压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷全自动检测流程图。

系统上电自检并初始化，设定压电陶瓷蜂鸣片型号参数。打开LED环形光源为拍摄平台照明。压电陶瓷蜂鸣片自动送料装置开始工作，将一组待测压电陶瓷蜂鸣片装载到拍摄平台；CCD摄像机拍摄图像，并传送至PC机；缺陷智能识别判断模块进行图像检测，识别并评判图像，给出并显示产品外观评判结果。送料和分拣控制模块发送评判结果至下位机，控制自动送料和分拣装置，分流合格与不合格产品。

如图3所示，是压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷半自动检测方法流程图。

所述半自动检测模式是人工替代PC机进行缺陷的识别和判断，再操作下位机进行产品自动分流的工作模式。具体步骤如下：系统上电自检并初始化，设定压电陶瓷蜂鸣片型号参数。打开LED环形光源为拍摄平台照明。压电陶瓷蜂鸣片自动送料装置开始工作，将一组待检测的压电陶瓷蜂鸣片装载到拍摄平台。CCD摄像机拍摄图像，并传送至PC机。人工进行图像检测，识别与评判图像，并向下位机发送评判结果。自动送料和分拣装置自动分流合格与不合格产品。

如图4所示，是外观缺陷智能识别判断流程。

所述压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷智能识别判断包括下述步骤：系统自检，检查系统通信、LED环形光源状态和CCD摄像机电源状态；型号参数管理单元根据初始设定的型号调出适用的压电陶瓷蜂鸣片参数，并将所述型号参数发送至定位单元；自动送料装置将待测压电陶瓷蜂鸣片置于拍摄平台，并发送开始检测指令；图像输入单元接收CCD摄像机送出的图像；图像预处理单元进行去噪处理，评价图像质量，判断是否需要再次获取图像；定位单元对图像定位后进行图像缺陷的检测，识别单元进行图像的比较与评判，显示评判结果并将评判结果传至下位机，进行合格品和非合格品自动分流。

如图5所示，是外观缺陷定位、比较和识别单元的流程图。

所述外观缺陷定位、比较和识别单元包括下述步骤：所述定位单元的位置检测功能将读入图像中的一组压电陶瓷蜂鸣片逐个分割开，测定单个压电陶瓷蜂鸣片整体的圆心坐标和外圆的圆形度；提取被测压电陶瓷蜂鸣片的银层部分，测定银层部分的圆心坐标，测定银层部分的圆形度；通过圆形度参数识别并标记外观残缺和破损缺陷；所述定位单元中的缺陷检测功能利用边缘提取、连通域标记的方法对被测压电陶瓷蜂鸣片银层部分区域的断裂、刮痕、凹凸和脏污缺陷逐一识别，并标记出缺陷区域；除残缺和破损缺陷，比较单元预设定各类缺陷特征的标准阈值；比较单元将实测特征值与标准阈值比较，识别单元根据缺陷的特征类型以及实测特征值与标准阈值的比较结果，识别缺陷类型，判断缺陷的特征值是否在容差范围内，给出评判结果；显示评判结果并传送至下位机，自动分流产品。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测装置，包括下位机、PC机、LED环形光源、CCD摄像机、拍摄平台、自动送料、分拣装置和料盘；所述下位机、PC机、LED环形光源、CCD摄像机、自动送料和分拣装置依次电气连接；所述拍摄平台和料盘均与自动送料和分拣装置连接；所述料盘包括依次连接的进料盘、废料盘和正品料盘。

2.根据权利要求1所述的压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测装置，其特征在于，所述PC机包括缺陷智能识别判断模块以及送料和分拣控制模块。

3.根据权利要求2所述的压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测装置，其特征在于，所述缺陷智能识别判断模块的检测模式为全自动检测模式或半自动检测模式；所述全自动检测模式是指系统在设定型号参数后，所述缺陷智能识别判断模块自动检测和分流产品；所述半自动检测模式是指在CCD摄像机将图像传送给PC机后，整体流程暂停，需要人工进行缺陷的识别和判断后，再操作下位机，并进行产品的自动分流。

4.根据权利要求2所述的压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测装置，其特征在于，所述缺陷智能识别判断模块包括型号参数管理单元、图像输入单元、图像预处理单元、定位单元和识别单元；所述CCD摄像机与PC机中的图像输入单元连接；所述定位单元、识别单元分别与下位机相连接；所述下位机包括信号传输单元和运动控制单元。

5.根据权利要求2所述压的压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测装置，其特征在于，所述送料和分拣控制模块包括运动控制指令单元和输出显示单元；所述运动控制指令单元与下位机连接，控制自动送料和分拣装置将检测后的产品分流至废料盘和正品料盘中。

6.根据权利要求2所述的压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测装置，其特征在于，所述缺陷智能识别判断模块包括定位单元和识别单元；所述定位单元包括位置检测和缺陷检测功能，所述识别单元包括图像比较和缺陷识别功能；所述位置检测、缺陷检测、图像比较和缺陷识别功能依次连接，定位单元中的位置检测功能与图像预处理单元连接，识别功能与型号参数管理单元以及下位机连接。

7.实现权利要求1～6中任一项所述的压电陶瓷蜂鸣片外观缺陷自动检测装置的检测方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)系统上电自检并初始化，设定压电陶瓷蜂鸣片型号参数；

(2)打开外观检测LED环形光源，对拍摄平台照明，压电陶瓷蜂鸣片自动送料装置工作，将一组待检测的压电陶瓷蜂鸣片装载到拍摄平台；

(3)CCD摄像机拍摄图像，并传送至PC机；

(4)缺陷智能识别判断模块进行图像检测，识别与评判图像，给出并显示产品外观评判结果；

(5)送料和分拣控制模块发送评判结果信号至下位机，控制自动送料和分拣装置，分流合格与不合格产品。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(4)中的缺陷智能识别判断包括下述步骤：

(4-1)系统自检，检查系统通信、LED环形光源状态和CCD摄像机电源状态；

(4-2)型号参数管理单元根据初始设定型号调出适用的压电陶瓷蜂鸣片参数，并将所述型号参数发送至定位单元；

(4-3)自动送料装置将待测压电陶瓷蜂鸣片置于拍摄平台，并发送开始检测指令；

(4-4)图像输入单元接收CCD摄像机传送的图像；

(4-5)图像预处理单元进行去噪处理，并评价图像质量，判断是否需要再次获取图像；

(4-6)定位单元对图像定位后进行图像缺陷的检测，识别单元进行图像的比较与评判；

(4-7)显示评判结果并将评判信号传送给下位机，进行合格品和非合格品自动分流。

9.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(4-6)中，所述定位单元和识别单元的工作过程包括以下步骤：

(4-6-1)所述定位单元的位置检测功能将读入图像中的一组压电陶瓷蜂鸣片逐个分割开，测定单个压电陶瓷蜂鸣片整体的圆心坐标和外圆的圆形度；

(4-6-2)提取被测压电陶瓷蜂鸣片的银层部分，测定银层部分的圆心坐标，测定银层部分的圆形度；

(4-6-3)通过圆形度参数识别并标记外观残缺和破损缺陷；

(4-6-4)所述定位单元中的缺陷检测功能利用边缘提取、连通域标记的方法对被测压电陶瓷蜂鸣片银层部分区域的断裂、刮痕、凹凸和脏污缺陷逐一识别，并标记出缺陷区域；

(4-6-5)除残缺和破损缺陷，比较单元预设定各类缺陷特征的标准阈值；

(4-6-6)比较单元将实测特征值与标准阈值比较，识别单元根据缺陷的特征类型以及实测特征值与标准阈值的比较结果，识别缺陷类型，判断缺陷的特征值是否在容差范围内，给出评判结果。

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