CN114708262A

CN114708262A - 一种连接器针脚的视觉检测方法

Info

Publication number: CN114708262A
Application number: CN202210620817.3A
Authority: CN
Inventors: 文茜; 朱海平; 刘平; 高挺峰
Original assignee: Shenzhen Hailan Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Hailan Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2022-06-02
Filing date: 2022-06-02
Publication date: 2022-07-05

Abstract

本发明公开一种连接器针脚的视觉检测方法，包括：检测算法，所述检测算法以下步骤：步骤1：设置ROI区域；步骤2：制作针脚模板；步骤3：使用模板匹配方式对检测图像的针脚进行粗定位；步骤4：通过阈值分割获取目标区域；步骤5：通过特征提取和特征筛选获取针脚特征区域；步骤6：计算出所有针脚特征区域的中心点图像坐标后，使用这些点进行直线拟合，获得正常针脚路径的直线；步骤7：计算针脚的水平间距和针脚的垂直间距，判断针脚是否合格。本发明有益效果在于：配合自动化设备使用此检测方法可以对产品进行快速检测，检测结果准确率高且稳定，大大提高产品出货量，同时可以根据出货需求的质检标准调整对应参数，控制出货质量。

Description

一种连接器针脚的视觉检测方法

技术领域

本发明涉及视觉检测技术领域，尤其涉及一种连接器针脚的视觉检测方法。

背景技术

目前的连接器检测一般使用人工配合电子显微镜进行检测，检测速度比较慢，并且由于工人认知标准以及各种主观因素导致的误检、错检、漏检较多，检测标准和质量较难把控。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种连接器针脚的视觉检测方法，可以用于插件类的电子元件连接器的视觉检测。

本发明的技术方案如下：本发明提供一种连接器针脚的视觉检测方法，包括：检测算法，所述检测算法以下步骤：

步骤1：设置ROI区域；步骤2：制作针脚模板；步骤3：使用模板匹配方式对检测图像的针脚进行粗定位；步骤4：通过阈值分割获取目标区域；步骤5：通过特征提取和特征筛选获取针脚特征区域；步骤6：计算出所有针脚特征区域的中心点图像坐标后，使用这些点进行直线拟合，获得正常针脚路径的直线；步骤7：计算针脚的水平间距和针脚的垂直间距，判断针脚是否合格。

进一步地，所述步骤3中，进行粗定位的方式可以为形状匹配或相关性匹配；

当采用形状匹配方式时，通过形状匹配得到针脚轮廓后，将相邻的轮廓进行合并，筛选出最大的轮廓并将其转换为区域，剪裁获得此区域的图像，此图像即为针脚的位置图像；

当采用相关性匹配时，通过相关性匹配得到针脚区域后，剪裁获得此区域的图像，此图像即为针脚的位置图像，然后计算图像的平均灰度，根据平均灰度进行图像增强，将灰度[平均灰度，255]的区域缩放到[0，255]，剔除缩放后小于0和大于255的灰度值，分别用0和255替代。

进一步地，所述步骤4中，阈值分割采用最大限度可分性方法，首先计算图像直方图，然后使用统计矩找到最佳阈值，通过最佳阈值将图像像素分为前景和背景，从而获取目标区域。

进一步地，当所述步骤3中采用形状匹配的方式时，所述步骤5中，筛选出面积最大的区域，然后使用形态学运算填充空洞区域并去除多余区域，得到针脚的特征区域；

当所述步骤3中采用相关性匹配的方式时，所述步骤5中，通过面积、高度特征进行初步筛选，然后计算筛选后的区域的中心点，计算每个中心点到模板匹配区域的中心点的距离，距离最小的即为针脚特征区域。

进一步地，所述步骤6中，直线拟合使用加权最小二乘法，根据tukey方法忽略异常值，在进行拟合之前会去除与数组差异较大的值。

进一步地，根据针脚区域中心点坐标计算其与相邻针脚的水平间距；根据针脚中心到拟合直线的垂直距离，计算针脚垂直距离，如果水平间距与标准水平间距的差≤检测精度且垂直距离小于等于检测精度，则针脚OK，否则针脚NG。

进一步地，本检测方法还包括确定检测的视觉方案。

进一步的，确定检测的视觉方案包括：确定相机和镜头以及确定光源。

进一步地，根据分辨率和像元大小选择相机，根据工作距离和焦距选择镜头。

进一步地，根据检测需求，进行成像实验，通过实验效果确定光源的类型、尺寸、工作距离和角度。

采用上述方案，本发明的有益效果在于：配合自动化设备使用此检测方法可以对产品进行快速检测，检测结果准确率高且稳定，在确保质量合格的前提下，大大提高产品出货量，同时可以根据出货需求的质检标准调整对应参数，控制出货质量。使用此种视觉检测方法还可以解放人工，节约企业成本，提升企业效率，帮助企业跟上工业升级的脚步。

附图说明

图1为本发明的检测算法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

本发明提供一种连接器针脚的视觉检测方法，包括：检测的视觉方案和检测算法，其中，在确定检测的视觉方案时，需要确定检测用的相机和镜头，以及确定检测用的光源。

具体地，本方案中，根据不同产品的尺寸和检测精度要求，选择不同型号的相机和镜头。选型方法如下所示：

待检测产品的尺寸为：L*W*H（其中L*W为待检测面，L为长边）；

检测精度为：Acc；

精度系数为：k（3≤k≤10）；

视野缩放比为：r（r＞1）；

像元大小为：p；

镜头工作距离为：D；

单位像素的物理距离为：P=Acc/k；

长边视野大小为：L₁=L*r；

长边所需像素数量为：L_p=L₁/P=L*r*k/Acc；

相机的分辨率为长边所需像素数量*短边所需像素数量，如相机的靶面尺寸4：3时，相机的分辨率为0.75L_P ²；

镜头缩放倍率为：k=p/P；

镜头焦距为：d=k*D；

综上所述，本方案中，根据分辨率和像元大小确定选用的相机，根据镜头工作距离和焦距确定选用的镜头。

具体地，在本方案中，根据检测需求，进行成像实验，通过实验效果确定光源的类型、尺寸、工作距离、角度等参数。

本方案中，所述检测算法包括以下步骤：

步骤1：设置ROI区域（感兴趣区域）。通过设置ROI区域可以有效缩小检测范围，排除部分干扰因素，有利于提高检测速度。

步骤2：制作针脚模板。在图像中选取某一区域制作针脚模板，模板要求能突出检测目标的唯一特征，与其他区域区分开来。

步骤3：使用模板匹配方式对检测图像的针脚进行粗定位。模板匹配方式分为形状匹配（Shape）和相关性匹配（NCC）两种，可根据不同场景让用户进行灵活选择。当针脚特征区域成像清晰稳定，过度像素少时，使用形状匹配方式进行匹配，对针脚进行粗定位；当针脚特征区域不稳定，过渡像素较多时，使用相关性匹配方式进行匹配，对针脚进行粗定位。

具体地，当采用形状匹配方式时，通过形状匹配得到针脚轮廓后，将相邻的轮廓进行合并，筛选出最大的轮廓并将其转换为区域，剪裁获得此区域的图像，此图像即为针脚的位置图像；

具体地，当采用相关性匹配时，通过相关性匹配得到针脚区域后，剪裁获得此区域的图像，此图像即为针脚的位置图像，然后计算图像的平均灰度GrayMean，根据平均灰度GrayMean进行图像增强，将灰度[平均灰度GrayMean，255]的区域缩放到[0，255]，剔除缩放后小于0和大于255的灰度值，分别用0和255替代，从而提升图像的对比度。

步骤4：通过阈值分割获取目标区域。阈值分割采用最大限度可分性方法(Max_Separaility)，此方法基于灰度直方图的自动阈值分割，首先计算图像直方图，然后使用统计矩找到最佳阈值T，通过最佳阈值T将图像像素分为前景和背景，从而获取目标区域。

步骤5：通过特征提取和特征筛选获取针脚特征区域；

具体地：当所述步骤3中采用形状匹配的方式时，所述步骤5中，筛选出面积最大的区域，然后使用形态学运算填充空洞区域并去除多余区域，得到针脚的特征区域；

步骤6：计算出所有针脚特征区域的中心点图像坐标后，使用这些点进行直线拟合，直线拟合使用加权最小二乘法，根据tukey方法（图基法）忽略异常值，在进行拟合之前会去除与数组差异较大的值，确保在部分针脚偏移时，拟合的直线依然是处于正常针脚路径的直线；

步骤7：计算针脚的水平间距和针脚的垂直间距，判断针脚是否合格。具体为：根据针脚区域中心点坐标计算其与相邻针脚的水平间距；根据针脚中心到拟合直线的垂直距离，计算针脚垂直距离，如果水平间距与标准水平间距的差≤检测精度且垂直距离小于等于检测精度，则针脚OK（合格），否则针脚NG（不合格）。

本方案的视觉检测方法具有下列优势：1、检测速度快。相机可以选用为USB3.0接口的工业相机，可以实现更高的传输速率，从而有效加快检测速度，缩短CT，使得单个产品的检测时间仅为0.07秒，每小时可检测超5万个产品。2、检测结果准确。经过现场验证，5000000个产品的检测准确率达到99.6%，漏检0%，过杀率0.4%。3、品质可控。根据企业需求，可以通过调整参数，控制质检标准。4、兼容性强。使用FA镜头，可以调整工作距离来调整视野大小，以达到兼容不同尺寸产品的目的。

综上所述，本发明的有益效果在于：配合自动化设备使用此检测方法可以对产品进行快速检测，检测结果准确率高且稳定，在确保质量合格的前提下，大大提高产品出货量，同时可以根据出货需求的质检标准调整对应参数，控制出货质量。使用此种视觉检测方法还可以解放人工，节约企业成本，提升企业效率，帮助企业跟上工业升级的脚步。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种连接器针脚的视觉检测方法，其特征在于，包括：检测算法，所述检测算法以下步骤：步骤1：设置ROI区域；步骤2：制作针脚模板；步骤3：使用模板匹配方式对检测图像的针脚进行粗定位；步骤4：通过阈值分割获取目标区域；步骤5：通过特征提取和特征筛选获取针脚特征区域；步骤6：计算出所有针脚特征区域的中心点图像坐标后，使用这些点进行直线拟合，获得正常针脚路径的直线；步骤7：计算针脚的水平间距和针脚的垂直间距，判断针脚是否合格；所述步骤3中，进行粗定位的方式可以为形状匹配或相关性匹配；当采用形状匹配方式时，通过形状匹配得到针脚轮廓后，将相邻的轮廓进行合并，筛选出最大的轮廓并将其转换为区域，剪裁获得此区域的图像，此图像即为针脚的位置图像；当采用相关性匹配时，通过相关性匹配得到针脚区域后，剪裁获得此区域的图像，此图像即为针脚的位置图像，然后计算图像的平均灰度，根据平均灰度进行图像增强，将灰度[平均灰度， 255]的区域缩放到[0，255]，剔除缩放后小于0和大于255的灰度值，分别用0和255替代。

2.根据权利要求1所述的连接器针脚的视觉检测方法，其特征在于，所述步骤4中，阈值分割采用最大限度可分性方法，首先计算图像直方图，然后使用统计矩找到最佳阈值，通过最佳阈值将图像像素分为前景和背景，从而获取目标区域。

3.根据权利要求2所述的连接器针脚的视觉检测方法，其特征在于，当所述步骤3中采用形状匹配的方式时，所述步骤5中，筛选出面积最大的区域，然后使用形态学运算填充空洞区域并去除多余区域，得到针脚的特征区域；当所述步骤3中采用相关性匹配的方式时，所述步骤5中，通过面积、高度特征进行初步筛选，然后计算筛选后的区域的中心点，计算每个中心点到模板匹配区域的中心点的距离，距离最小的即为针脚特征区域。

4.根据权利要求1所述的连接器针脚的视觉检测方法，其特征在于，所述步骤6中，直线拟合使用加权最小二乘法，根据tukey方法忽略异常值，在进行拟合之前会去除与数组差异较大的值。

5.根据权利要求1所述的连接器针脚的视觉检测方法，其特征在于，根据针脚区域中心点坐标计算其与相邻针脚的水平间距；根据针脚中心到拟合直线的垂直距离，计算针脚垂直距离，如果水平间距与标准水平间距的差≤检测精度且垂直距离小于等于检测精度，则针脚OK，否则针脚NG。

6.根据权利要求1至5任一项所述的连接器针脚的视觉检测方法，其特征在于，还包括确定检测的视觉方案。

7.根据权利要求6所述的连接器针脚的视觉检测方法，其特征在于，确定检测的视觉方案包括：确定相机和镜头以及确定光源。

8.根据权利要求7所述的连接器针脚的视觉检测方法，其特征在于，根据分辨率和像元大小选择相机，根据工作距离和焦距选择镜头。

9.根据权利要求7所述的连接器针脚的视觉检测方法，其特征在于，根据检测需求，进行成像实验，通过实验效果确定光源的类型、尺寸、工作距离和角度。