CN109967365A - 一种基于机器视觉的柱式电容器外观检测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柱式电容器外观检测技术，具体涉及一种基于机器视觉且结构简单，测试结果稳定的基于机器视觉的柱式电容器外观检测系统及其方法，包括工作台(1)、传送带(2)、一号位光电传感器(3)、一号位光源(4)、一号位相机(5)、二号位光电传感器(7)、二号位光源(8)、二号位相机(9)、三号位光电传感器(10)、三号位光源(11)、三号位相机(12)、四号位相机(13)、四号位光电传感器(14)、四号位光源(15)、五号位光电传感器(16)、竖式传送带(17)、六号位光电传感器(18)、六号位相机(19)、六号位光源(20)、执行机构位光电传感器(21)和推送机构(22)。

Description

一种基于机器视觉的柱式电容器外观检测系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种柱式电容器外观检测技术，具体涉及一种基于机器视觉的柱式电容器外观检测系统及其方法。

背景技术

电容器作为使用最普遍的电子元器件之一，各大生产厂家面对其日益增长的市场需求，早已实现了电容器规模化、批量化生产。但是对于电容器外观缺陷，大部分生产厂家还是采用人工检测，由于人类的视觉检测本身是一个不断变化的过程，会随着操作者的责任心、疲劳度和经验的变化而变化，所以传统的人工视觉检测方法很难实现对大批量的电容器外观缺陷进行百分之百的准确检测，而且随着人力成本的不断提高，越来越不适应电容器的大规模生产需求了。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种基于机器视觉且结构简单的基于机器视觉的柱式电容器外观检测系统及其方法。

为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:一种基于机器视觉的柱式电容器外观检测系统，其特征在于：包括工作台、传送带、一号位光电传感器、一号位光源、一号位相机、二号位光电传感器、二号位光源、二号位相机、三号位光电传感器、三号位光源、三号位相机、四号位相机、四号位光电传感器、四号位光源、五号位光电传感器、竖式传送带、六号位光电传感器、六号位相机、六号位光源、执行机构位光电传感器和推送机构，所述传送带设在工作台上，所述工作台的延传送带前进方向分别设有一号位光电传感器、一号位光源、一号位相机、二号位光电传感器、二号位光源、三号位光电传感器、三号位光源、四号位光电传感器、四号位光源、五号位光电传感器、六号位光电传感器、六号位光源、推送机构位光电传感器和推送机构，所述一号位相机位于传送带的上方且朝向一号位光源，所述二号位光源和三号位光源为环状光源，所述二号位相机安装在二号位光源上且朝向传送带，所述三号位相机安装在三号位光源上且朝向传送带，所述四号位相机安装在四号位光源上且朝向传送带，所述六号位相机安装在六号位光源上方且朝向传送带；所述传送带上设有间隙，所述竖式传送带安装在工作台上且位于间隙的两侧，所述工作台的底部安装有五号位光源和五号位相机，所述五号位光源位于间隙处，所述五号位相机朝向间隙处，还包括PLC控制模块和PC机，所述PLC控制模块分别与传送带、一号位光电传感器、一号位光源、一号位相机、二号位光电传感器、二号位光源、二号位相机、三号位光电传感器、三号位光源、三号位相机、四号位相机、四号位光电传感器、四号位光源、五号位光电传感器、竖式传送带、六号位光电传感器、六号位相机、六号位光源、执行机构位光电传感器、推送机构、五号位光源和五号位相机信号连接，所述PC机分别与一号位相机、二号位相机、三号位相机、四号位相机、六号位相机和五号位相机信号连接。

作为优选，所述一号位光源、四号位光源、六号位光源和五号位光源均为条状光源。

作为优选，所述推送机构为气缸。

作为优选，还包括不良品存放区，所述不良品存放区设在工作台上且位于推送机构旁。

为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:一种基于机器视觉的柱式电容器外观检测方法，包括如下步骤：步骤一：PLC控制器控制传送带开始传送动作，将柱式电容器摆放在传送带上进行传动；

步骤二：当柱式电容器运动到一号位光电传感器时，PLC控制器收到触发信号并打开一号位光源和一号位相机进行照明和抓拍；

步骤三：当柱式电容器运动到二号位光电传感器时，PLC控制器收到触发信号并打开二号位光源和二号位相机进行照明和抓拍；

步骤四：当柱式电容器运动到三号位光电传感器时，PLC控制器收到触发信号并打开三号位光源和三号位相机进行照明和抓拍；

步骤五：当柱式电容器运动到四号位光电传感器时，PLC控制器收到触发信号并开打四号位光源和四号位相机进行照明和抓拍；

步骤六：当柱式电容器运动到五号位光电传感器时，PLC控制器收到触发信号并开打竖式传送带、五号位光源和五号位相机，竖式传送带将柱式电容器以相对于间隙悬空的方式进行传送，五号位光源和五号位相机对柱式电容器底部进行照明和抓拍；

步骤七：当柱式电容器运动到六号位光电传感器处，PLC控制器收到触发信号并打开六号位光源和六号位相机，六号位光源和六号位相机对柱式电容器的顶部进行照明和抓拍；

步骤八：PC机对拍摄的照片进行预处理，去除噪声、增强图像对比度，得出最佳效果图像；

步骤九：针对预处理之后的图像，采用形状匹配和单相机标定算法，获取待检测柱式电容器的实际尺寸，自动确定待检测柱式电容器的产品型号；

步骤十：通过形状匹配算法，检测出柱式电容器的外壳破损和字符位置不正、字符缺少缺陷；通过阈值分割方法，检测出表面溢胶缺陷和环氧面气孔气泡缺陷；通过拟合直线方法，检测出柱式电容器上引脚倾斜和长度缺陷；

步骤十一：针对检测到的缺陷区域和特征，进行Blob分析，与设定的阈值参数相比较。当检测到不满足阈值的柱式电容器时，

PLC控制器就会向推送机构发送信号，控制推送机构将不良品顶至不良品存放区)。

作为优选，在频域中采用低通滤波器获得图像的低频信息，用原图像减去低频信息，得到无损失的高频信息，再将无损失的高频信息叠加在直方图均衡类算法处理后的图像上，以此增强图像的对比度。

以上描述可以看出，本发明具备以下优点：按照本发明的基于机器视觉的柱式电容器外观检测系统及其方法，在增强图像对比度中，对柱式电容器图像进行高频信息叠加，突出了缺陷边缘信息，保证了缺陷检测的准确性；采用形状匹配和标定算法，获得柱式电容器的实际尺寸，自动确定了产品型号，能够检测出外壳破损等缺陷，并在整幅图像中自动定位到待检测电容区域，减少后续运算处理的复杂度；采用阈值分割方法检测出表面溢胶缺陷和环氧面气孔气泡缺陷、采用拟合直线方法检测出柱式电容器上引脚倾斜和长度缺陷，通过与设定阈值相比较，得出柱式电容器外观是否合格。整个方案不仅稳定，而且效率高，同时准确率高。

附图说明

图1为本发明的基于机器视觉的柱式电容器外观检测系统的结构示意图。

附图说明：1-工作台；2-传送带；3-一号位光电传感器；4-一号位光源；5-一号位相机；6-PC机；7-二号位光电传感器；8-二号位光源；9-二号位相机；10-三号位光电传感器；11-三号位光源；12-三号位相机；13-四号位相机；14-四号位光电传感器；15-四号位光源；16-五号位光电传感器；17-竖式传送带；18-六号位光电传感器；19-六号位相机；20-六号位光源；21-执行机构位光电电感器；22-推送机构；23-不良品存放区；24-五号位光源；25五号位相机；26-PLC控制模块。

具体实施方式

下面结合本发明给定的附图和具体示例，进一步阐述本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例。都属于本发明的保护范围。

一种基于机器视觉的柱式电容器外观检测系统，包括工作台1、传送带2、一号位光电传感器3、一号位光源4、一号位相机5、二号位光电传感器7、二号位光源8、二号位相机9、三号位光电传感器10、三号位光源11、三号位相机12、四号位相机13、四号位光电传感器14、四号位光源15、五号位光电传感器16、竖式传送带17、六号位光电传感器18、六号位相机19、六号位光源20、执行机构位光电传感器21和推送机构22，所述传送带2设在工作台1上，所述工作台1的延传送带2前进方向分别设有一号位光电传感器3、一号位光源4、一号位相机5、二号位光电传感器7、二号位光源8、三号位光电传感器10、三号位光源11、四号位光电传感器14、四号位光源15、五号位光电传感器16、六号位光电传感器18、六号位光源20、推送机构位光电传感器21和推送机构22，所述一号位相机5位于传送带2的上方且朝向一号位光源4，所述二号位光源8和三号位光源11为环状光源，所述二号位相机9安装在二号位光源8上且朝向传送带2，所述三号位相机12安装在三号位光源11上且朝向传送带2，所述四号位相机13安装在四号位光源15上且朝向传送带2，所述六号位相机19安装在六号位光源20上方且朝向传送带2；所述传送带2上设有间隙27，所述竖式传送带17安装在工作台1上且位于间隙27的两侧，所述工作台1的底部安装有五号位光源24和五号位相机25，所述五号位光源24位于间隙27处，所述五号位相机25朝向间隙27处，还包括PLC控制模块26和PC机6，所述PLC控制模块26分别与传送带2、一号位光电传感器3、一号位光源4、一号位相机5、二号位光电传感器7、二号位光源8、二号位相机9、三号位光电传感器10、三号位光源11、三号位相机12、四号位相机13、四号位光电传感器14、四号位光源15、五号位光电传感器16、竖式传送带17、六号位光电传感器18、六号位相机19、六号位光源20、执行机构位光电传感器21、推送机构22、五号位光源24和五号位相机25信号连接，所述PC机6分别与一号位相机5、二号位相机9、三号位相机12、四号位相机13、六号位相机19和五号位相机25信号连接。

所述一号位光源4、四号位光源15、六号位光源20和五号位光源24均为条状光源。

所述推送机构22为气缸。

还包括不良品存放区23，所述不良品存放区23设在工作台1上且位于推送机构22旁。

一种基于机器视觉的柱式电容器外观检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：PLC控制器26控制传送带2开始传送动作，将柱式电容器摆放在传送带2上进行传动；

步骤二：当柱式电容器运动到一号位光电传感器3时，PLC控制器26收到触发信号并打开一号位光源4和一号位相机5进行照明和抓拍；

步骤三：当柱式电容器运动到二号位光电传感器7时，PLC控制器26收到触发信号并打开二号位光源8和二号位相机9进行照明和抓拍；

步骤四：当柱式电容器运动到三号位光电传感器10时，PLC控制器26收到触发信号并打开三号位光源11和三号位相机12进行照明和抓拍；

步骤五：当柱式电容器运动到四号位光电传感器14时，PLC控制器26收到触发信号并开打四号位光源15和四号位相机13进行照明和抓拍；

步骤六：当柱式电容器运动到五号位光电传感器16时，PLC控制器26收到触发信号并开打竖式传送带17、五号位光源24和五号位相机25，竖式传送带17将柱式电容器以相对于间隙26悬空的方式进行传送，五号位光源24和五号位相机25对柱式电容器底部进行照明和抓拍；

步骤七：当柱式电容器运动到六号位光电传感器18处，PLC控制器26收到触发信号并打开六号位光源20和六号位相机19，六号位光源20和六号位相机19对柱式电容器的顶部进行照明和抓拍；

步骤八：PC机6对拍摄的照片进行预处理，去除噪声、增强图像对比度，得出最佳效果图像；

步骤九：针对预处理之后的图像，采用形状匹配和单相机标定算法，获取待检测柱式电容器的实际尺寸，自动确定待检测柱式电容器的产品型号；

步骤十：通过形状匹配算法，检测出柱式电容器的外壳破损和字符位置不正、字符缺少缺陷；通过阈值分割方法，检测出表面溢胶缺陷和环氧面气孔气泡缺陷；通过拟合直线方法，检测出柱式电容器上引脚倾斜和长度缺陷；

步骤十一：针对检测到的缺陷区域和特征，进行Blob分析，与设定的阈值参数相比较。当检测到不满足阈值的柱式电容器时，PLC控制器26就会向推送机构22发送信号，控制推送机构22将不良品顶至不良品存放区23。

在频域中采用低通滤波器获得图像的低频信息，用原图像减去低频信息，得到无损失的高频信息，再将无损失的高频信息叠加在直方图均衡类算法处理后的图像上，以此增强图像的对比度。

在正确的照明方式下，通过高清工业相机采集待检测柱式电容器图像。基于PC机的检测方法，对图像进行预处理，去除噪声、增强图像对比度，然后依次对柱式电容器六幅图像进行缺陷检测。采用形状匹配方法检测出外壳破损和字符位置不正、字符缺少等缺陷；采用阈值分割方法检测出表面溢胶缺陷和环氧面气孔气泡；采用拟合直线方法检测出柱式电容器上引脚倾斜和长度缺陷。根据检测结果，剔除不良品。

当传送带上的柱式电容器遮住红外光时，即柱式电容器被传送至相机拍照处，光电传感器便动作，输出一个开关控制信号至检测模块和控制模块，分别控制相机拍照和光源工作；

工业相机获得柱式电容器外观图像后，检测模块对图像进行预处理，去除噪声、增强图像对比度，得出最佳效果图像。主要包括采用均值滤波，即以一个像素周围多点像素灰度值的平均数作为该点的灰度值。在频域中采用低通滤波器获得图像的低频信息，用原图像减去低频信息，得到无损失的高频信息，再将无损失的高频信息叠加在直方图均衡类算法处理后的图像上，以此增强图像的对比度。

针对预处理之后的图像，采用形状匹配和单相机标定算法，定位到检测区域，并获取待检测柱式电容器的实际尺寸，自动确定待检测柱式电容器的产品型号。通过产品型号，确定预先设定的阈值参数，方便后续处理。同时针对确定的产品型号，对本次检测结果做记录，包括操作人员、检测时间、检测总数、不良品个数等。

通过形状匹配算法，检测出柱式电容器的外壳破损和字符位置不正、字符缺少等缺陷；通过阈值分割方法，检测出表面溢胶缺陷和环氧面气孔气泡等缺陷；通过拟合直线方法，对柱式电容器的引脚和电容器外壳进行直线拟合，然后结合单相机标定算法，检测出引脚长度缺陷；求取拟合直线夹角，检测出引脚倾斜缺陷。

针对检测到的缺陷区域和特征，进行Blob分析，与设定的阈值参数相比较。当检测到不满足阈值的柱式电容器时，检测模块就会向控制模块发送信号，控制执行模块剔除不良品。

综上所述，在本实施例中，在增强图像对比度中，对柱式电容器图像进行高频信息叠加，突出了缺陷边缘信息，保证了缺陷检测的准确性；采用形状匹配和标定算法，获得柱式电容器的实际尺寸，自动确定了产品型号，能够检测出外壳破损等缺陷，并在整幅图像中自动定位到待检测电容区域，减少后续运算处理的复杂度；采用阈值分割方法检测出表面溢胶缺陷和环氧面气孔气泡缺陷、采用拟合直线方法检测出柱式电容器上引脚倾斜和长度缺陷，通过与设定阈值相比较，得出柱式电容器外观是否合格。整个方案不仅稳定，而且效率高，同时准确率高。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于机器视觉的柱式电容器外观检测系统，其特征在于：包括工作台(1)、传送带(2)、一号位光电传感器(3)、一号位光源(4)、一号位相机(5)、二号位光电传感器(7)、二号位光源(8)、二号位相机(9)、三号位光电传感器(10)、三号位光源(11)、三号位相机(12)、四号位相机(13)、四号位光电传感器(14)、四号位光源(15)、五号位光电传感器(16)、竖式传送带(17)、六号位光电传感器(18)、六号位相机(19)、六号位光源(20)、执行机构位光电传感器(21)和推送机构(22)，所述传送带(2)设在工作台(1)上，所述工作台(1)的延传送带(2)前进方向分别设有一号位光电传感器(3)、一号位光源(4)、一号位相机(5)、二号位光电传感器(7)、二号位光源(8)、三号位光电传感器(10)、三号位光源(11)、四号位光电传感器(14)、四号位光源(15)、五号位光电传感器(16)、六号位光电传感器(18)、六号位光源(20)、推送机构位光电传感器(21)和推送机构(22)，所述一号位相机(5)位于传送带(2)的上方且朝向一号位光源(4)，所述二号位光源(8)和三号位光源(11)为环状光源，所述二号位相机(9)安装在二号位光源(8)上且朝向传送带(2)，所述三号位相机(12)安装在三号位光源(11)上且朝向传送带(2)，所述四号位相机(13)安装在四号位光源(15)上且朝向传送带(2)，所述六号位相机(19)安装在六号位光源(20)上方且朝向传送带(2)；所述传送带(2)上设有间隙(27)，所述竖式传送带(17)安装在工作台(1)上且位于间隙(27)的两侧，所述工作台(1)的底部安装有五号位光源(24)和五号位相机(25)，所述五号位光源(24)位于间隙(27)处，所述五号位相机(25)朝向间隙(27)处，还包括PLC控制模块(26)和PC机(6)，所述PLC控制模块(26)分别与传送带(2)、一号位光电传感器(3)、一号位光源(4)、一号位相机(5)、二号位光电传感器(7)、二号位光源(8)、二号位相机(9)、三号位光电传感器(10)、三号位光源(11)、三号位相机(12)、四号位相机(13)、四号位光电传感器(14)、四号位光源(15)、五号位光电传感器(16)、竖式传送带(17)、六号位光电传感器(18)、六号位相机(19)、六号位光源(20)、执行机构位光电传感器(21)、推送机构(22)、五号位光源(24)和五号位相机(25)信号连接，所述PC机(6)分别与一号位相机(5)、二号位相机(9)、三号位相机(12)、四号位相机(13)、六号位相机(19)和五号位相机(25)信号连接。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的柱式电容器外观检测系统，其特征在于：所述一号位光源(4)、四号位光源(15)、六号位光源(20)和五号位光源(24)均为条状光源。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的柱式电容器外观检测系统，其特征在于：所述推送机构(22)为气缸。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的柱式电容器外观检测系统，其特征在于：还包括不良品存放区(23)，所述不良品存放区(23)设在工作台(1)上且位于推送机构(22)旁。

5.一种基于机器视觉的柱式电容器外观检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：PLC控制器(26)控制传送带(2)开始传送动作，将柱式电容器摆放在传送带(2)上进行传动；

步骤二：当柱式电容器运动到一号位光电传感器(3)时，PLC控制器(26)收到触发信号并打开一号位光源(4)和一号位相机(5)进行照明和抓拍；

步骤三：当柱式电容器运动到二号位光电传感器(7)时，PLC控制器(26)收到触发信号并打开二号位光源(8)和二号位相机(9)进行照明和抓拍；

步骤四：当柱式电容器运动到三号位光电传感器(10)时，PLC控制器(26)收到触发信号并打开三号位光源(11)和三号位相机(12)进行照明和抓拍；

步骤五：当柱式电容器运动到四号位光电传感器(14)时，PLC控制器(26)收到触发信号并开打四号位光源(15)和四号位相机(13)进行照明和抓拍；

步骤六：当柱式电容器运动到五号位光电传感器(16)时，PLC控制器(26)收到触发信号并开打竖式传送带(17)、五号位光源(24)和五号位相机(25)，竖式传送带(17)将柱式电容器以相对于间隙(26)悬空的方式进行传送，五号位光源(24)和五号位相机(25)对柱式电容器底部进行照明和抓拍；

步骤七：当柱式电容器运动到六号位光电传感器(18)处，PLC控制器(26)收到触发信号并打开六号位光源(20)和六号位相机(19)，六号位光源(20)和六号位相机(19)对柱式电容器的顶部进行照明和抓拍；

步骤八：PC机(6)对拍摄的照片进行预处理，去除噪声、增强图像对比度，得出最佳效果图像；

步骤九：针对预处理之后的图像，采用形状匹配和单相机标定算法，获取待检测柱式电容器的实际尺寸，自动确定待检测柱式电容器的产品型号；

步骤十：通过形状匹配算法，检测出柱式电容器的外壳破损和字符位置不正、字符缺少缺陷；通过阈值分割方法，检测出表面溢胶缺陷和环氧面气孔气泡缺陷；通过拟合直线方法，检测出柱式电容器上引脚倾斜和长度缺陷；

步骤十一：针对检测到的缺陷区域和特征，进行Blob分析，与设定的阈值参数相比较。当检测到不满足阈值的柱式电容器时，PLC控制器(26)就会向推送机构(22)发送信号，控制推送机构(22)将不良品顶至不良品存放区(23)。

6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的柱式电容器外观检测方法，其特征在于：在频域中采用低通滤波器获得图像的低频信息，用原图像减去低频信息，得到无损失的高频信息，再将无损失的高频信息叠加在直方图均衡类算法处理后的图像上，以此增强图像的对比度。