目前弧面邊框缺陷檢(jian)測在流水線(xian)上仍是(shi)采用人(ren)工(gong)質檢(jian)員進行檢(jian)測，人(ren)工(gong)檢(jian)測缺點很明顯：魯棒(bang)性(xing)差(cha)，客觀性(xing)差(cha)，自動化(hua)弱。

        為(wei)了促(cu)進(jin)工業制造的自動(dong)化(hua)和(he)(he)智能(neng)化(hua)，針對(dui)人工質檢的缺(que)點和(he)(he)弧面邊(bian)框缺(que)陷(xian)種(zhong)類多樣(yang)、尺寸大小(xiao)不一，本文基于(yu)深度(du)學習(xi)方式(shi)對(dui)弧面邊(bian)框缺(que)陷(xian)智能(neng)檢測進(jin)行研(yan)究。

01背景

       隨著如今移動互聯網大規模的發展，移動互聯網上網人數極速激增，幾乎每個人都能手持一部移動設備手機進行網上瀏覽，因此手機設備隨之激增。手機外殼是手機的一大組成，手機外觀的邊框好壞也是手機質量的一大量化標準，因此人們對手機外殼的質感提出了更好的要求。手機外殼制造過程中會經過粗銑、精銑、拋光、噴砂、高光等十幾道復雜工藝流程，弧面邊框表面可能會產生凹痕、碰傷或細小裂紋，帶有以上缺陷的機殼樣品，屬于不合格樣品，需要進行后續的回爐再造。在目前機殼生產組裝工廠中，機殼的弧面邊框是否有缺陷主要還是以人工檢測為主，即在流水線上，有專門培訓的質檢員在高亮光的環境下，通過肉眼辨別弧形表面是否存在缺陷進行判斷。該檢測方式存在以下幾個顯著缺點:1) 質檢員個人有特定要求，需要眼力好的年輕人。2) 客觀性差，每個質檢員的評價標準并不統一3) 魯棒性差，質檢員無法長時間在亮光下進行檢測容易眼睛疲勞，為保持高水平的質量判斷，需要輪流交班接棒4) 效率低(di)，一條流水線(xian)需(xu)要(yao)四五個(ge)質檢(jian)員進(jin)行(xing)人(ren)工檢(jian)測(ce)。因此(ci)，采用基于深度學(xue)習技術對手機邊框弧(hu)面缺陷檢(jian)測(ce)進(jin)行(xing)研究，有(you)助于工業(ye)制造(zao)的智能化發展。

02難點

        手機邊框缺陷檢測的難點主要有兩方面。第一是，如何獲取成像清晰的邊框缺陷終像，因為手機外殼的邊框材質屬于易反光材質，因此需要專門設計合適的燈箱和鏡頭位置布局。第二是，手機外殼邊框弧面(mian)缺陷(xian)(xian)類(lei)型多樣，有碰傷(shang)、劃痕、點狀(zhuang)缺陷(xian)(xian)等等，分(fen)布在耳(er)機口、充電口或者長(chang)短邊弧面(mian)等不同的(de)地(di)方。

手機邊框缺陷

       可(ke)以看到流水線上的(de)(de)機殼邊框(kuang)弧(hu)面的(de)(de)缺(que)陷(xian)樣品圖像，有(you)大面積(ji)的(de)(de)缺(que)塊(kuai)碰傷、細小的(de)(de)凹痕(hen)、垂直(zhi)深(shen)刻(ke)的(de)(de)豎(shu)紋，也有(you)微小的(de)(de)細痕(hen)。缺(que)陷(xian)種類(lei)繁多(duo)，各類(lei)的(de)(de)缺(que)陷(xian)特征都不(bu)(bu)一(yi)(yi)致，形(xing)狀各異，面積(ji)大小跨度也大，這對缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)的(de)(de)算(suan)法(fa)設計是一(yi)(yi)個困難點。傳統的(de)(de)缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)算(suan)法(fa)往(wang)(wang)往(wang)(wang)是針(zhen)對某(mou)一(yi)(yi)類(lei)缺(que)陷(xian)進行(xing)設計，對其(qi)他類(lei)型的(de)(de)缺(que)陷(xian)往(wang)(wang)往(wang)(wang)不(bu)(bu)通(tong)用(yong)，容易出(chu)現(xian)(xian)高(gao)漏檢(jian)率和高(gao)誤檢(jian)率的(de)(de)情(qing)況。如何設計出(chu)兼容多(duo)類(lei)缺(que)陷(xian)特征的(de)(de)通(tong)用(yong)算(suan)法(fa)也是一(yi)(yi)個重大的(de)(de)困難點。隨著工業界開始不(bu)(bu)斷出(chu)現(xian)(xian)完全(quan)采用(yong)深(shen)度學習方(fang)式，通(tong)過深(shen)度卷積(ji)神(shen)經網絡(luo)實(shi)現(xian)(xian)表面缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)，可(ke)以達(da)到更高(gao)的(de)(de)檢(jian)測(ce)精度。

03檢(jian)測

       實現一個完整的自動化檢測系統，除了算法需要實現之外，還需要完成一整套弧面缺陷智能檢測系統，根據現有產品的特點進行調研，與需求方進行長期的溝通探討，整理出以下的實現需求：1)能夠實時顯示弧面邊框圖像，并且能夠通過上位機對相機進行調焦、曝光、增益等操作;2)能夠通過上位機對下位機發送控制信號，對運動平臺進行控制;3)能夠自動檢測出弧面缺陷位置所在，并在軟件主窗口展現出來，圖片展示能夠實現縮放拖拉查看;4)能夠存儲產品的相關參數，并通過選擇相應產品自動調節相機的間隔和運動的起始和終止距離;硬件系統硬(ying)件(jian)系統部(bu)分主要(yao)是合理設計運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)部(bu)件(jian)、相(xiang)機(ji)部(bu)件(jian)和(he)(he)光源部(bu)件(jian)的(de)(de)位置(zhi)和(he)(he)聯(lian)動(dong)(dong)，以(yi)便(bian)獲取(qu)高質量的(de)(de)成像(xiang)效果，便(bian)于后(hou)(hou)續算法設計和(he)(he)軟件(jian)系統的(de)(de)實現。產品(pin)(pin)(pin)(pin)檢(jian)測(ce)的(de)(de)整(zheng)體運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)流程(cheng)(cheng)，產品(pin)(pin)(pin)(pin)水(shui)平放置(zhi)，使(shi)其弧(hu)形面(mian)(mian)(mian)呈現在(zai)(zai)(zai)側(ce)面(mian)(mian)(mian)，拍(pai)(pai)攝從側(ce)面(mian)(mian)(mian)進(jin)行(xing)，產品(pin)(pin)(pin)(pin)從起始位置(zhi)開始做直(zhi)線(xian)(xian)(xian)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)，一邊運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)一邊采集圖(tu)(tu)像(xiang)。由于產品(pin)(pin)(pin)(pin)的(de)(de)四條(tiao)邊和(he)(he)四個(ge)(ge)圓(yuan)弧(hu)過(guo)(guo)(guo)渡角都需要(yao)檢(jian)測(ce)，產品(pin)(pin)(pin)(pin)除了做直(zhi)線(xian)(xian)(xian)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)，還要(yao)在(zai)(zai)(zai)過(guo)(guo)(guo)渡角出(chu)做回轉(zhuan)動(dong)(dong)。產品(pin)(pin)(pin)(pin)檢(jian)測(ce)的(de)(de)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)是先直(zhi)線(xian)(xian)(xian)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)，在(zai)(zai)(zai)產品(pin)(pin)(pin)(pin)前進(jin)的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中用(yong)4個(ge)(ge)相(xiang)機(ji)分兩組分別采集兩條(tiao)側(ce)邊的(de)(de)圓(yuan)弧(hu)面(mian)(mian)(mian)以(yi)及部(bu)分圓(yuan)弧(hu)轉(zhuan)角處的(de)(de)圖(tu)(tu)像(xiang)，在(zai)(zai)(zai)產品(pin)(pin)(pin)(pin)進(jin)行(xing)90度轉(zhuan)角的(de)(de)同時，兩組相(xiang)機(ji)也進(jin)行(xing)平移運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)，調整(zheng)相(xiang)機(ji)模組的(de)(de)拍(pai)(pai)攝距離和(he)(he)鏡頭的(de)(de)景深，然后(hou)(hou)讓產品(pin)(pin)(pin)(pin)直(zhi)線(xian)(xian)(xian)后(hou)(hou)退(tui)(tui)，在(zai)(zai)(zai)后(hou)(hou)退(tui)(tui)的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中采集另外兩條(tiao)側(ce)邊弧(hu)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)圖(tu)(tu)像(xiang)，圖(tu)(tu)像(xiang)采集完成之后(hou)(hou)，產品(pin)(pin)(pin)(pin)直(zhi)接退(tui)(tui)出(chu)，進(jin)行(xing)下(xia)一個(ge)(ge)產品(pin)(pin)(pin)(pin)的(de)(de)上料(liao)待檢(jian)。

待檢(jian)產品直線運動示意圖

       因被檢(jian)(jian)測(ce)的(de)產品表面(mian)為圓柱形弧面(mian)，因此(ci)至少需(xu)要兩個相機進行拍(pai)攝(she)(she)。工業(ye)相機的(de)安裝需(xu)根據(ju)待檢(jian)(jian)產品的(de)形狀和尺(chi)寸，冬像的(de)清晰度(du)和景深的(de)要求，調(diao)節拍(pai)攝(she)(she)的(de)距離(li)和拍(pai)攝(she)(she)的(de)角度(du)。另相機不僅可(ke)以進行調(diao)節，還可(ke)以隨著(zhu)運(yun)動模組進行水(shui)平方向的(de)運(yun)動，進一(yi)步動態地控(kong)制(zhi)拍(pai)攝(she)(she)距離(li)。

相機模塊的(de)正視(shi)(shi)圖(tu)和(he)俯視(shi)(shi)圖(tu)

       成像所使用的光源是一種用于均勻照明的穹頂光源。對于彎曲和不平表面，可以通過光源的大張角進行成像，對于檢測球型或曲面物體。由于穹頂光源的內壁可以通過反射將反射光分散，消除弧形表面存在大部分的不均勻反光。穹頂光源特點:1)發出的(de)光通(tong)過半球型內壁的(de)反射(she)形成散(san)射(she)照(zhao)明光，實(shi)現(xian)對弧(hu)形金屬表(biao)(biao)面實(shi)現(xian)均勻(yun)的(de)照(zhao)明;2)穹(qiong)頂光源覆蓋全波長范圍(wei)，主要應用于弧(hu)形表(biao)(biao)面缺陷檢測(ce)或不(bu)平坦(tan)表(biao)(biao)面檢測(ce)。

穹(qiong)頂光源正視圖/側視圖

04如何選擇合適的(de)AI檢測(ce)平臺

       由于產品缺陷檢測是生產線上應用的一個實時檢測系統，所以該系統具有較強的實時、快速性，因此需要非常大的圖像數據量。為了提高系統處理速度，除了采用比較高性能的硬件以外，還需要在軟件運算方式和運算速度方面來考慮問題。軟件系統在接受到硬件系統所采集的圖像后， 對所獲產品表面圖像進行處理完成檢測與缺陷分類。該過程中，圖像處理關鍵步驟的圖像及缺陷檢測結果會實時顯示在交互界面上，并保存至生產日志。與此同時，檢測過程中，計時與計數信息同步更新，顯示在交互界面上，并保存至生產日記。機器視覺軟件選型要點1、圖像預處理大部分的圖像處理軟件提供預處理算法，所以需要比較其提供的豐富程度，效率等。2、易于編程和操作簡單直觀的圖形界面是易于使用和設置的關鍵。當今機器視覺產品的主要區別在于它們的圖形界面。界面應根據“設置”和“操作”進行評估。3、便于升級當挑選一個機器視覺軟件時應(ying)思(si)考系統將(jiang)來(lai)的升級(ji)問題。

a/無缺陷圖像 b/有缺陷圖像

       該方法可靠性高、 可擴展性強，不僅降低該方法可靠(kao)性高(gao)、 可擴(kuo)展性強，不僅降(jiang)低了(le)產品(pin)缺陷(xian)的漏檢率(lv)和廢品(pin)率(lv)， 還(huan)解決了(le)生產現場環境惡劣(lie)、 工(gong)人操作危險和實時性差等問題。

       深圳市雙翌光電科技有限公司是一家以機器視覺為技術核心，自主技術研究與應用拓展為導向的高科技企業。公司自成立以來不斷創新，在智能自動化領域研發出視覺對位系統、機械手視覺定位、視覺檢測、圖像處理庫等為核心的20多款自主知識產權產品。涉及自動貼合機、絲印機、曝光機、疊片機、貼片機、智能檢測、智能鐳射等眾多行業領域。雙翌視覺系統最高生產精度可達um級別，圖像處理精準、速度快，將智能自動化制造行業的生產水平提升到一個更高的層次，改進了以往落后的生產流程，得到廣大用戶的認可與肯定。隨著智能自動化生產的普及與發展，雙翌將為廣大生產行業帶來更全面、更精細、更智能化的技術及服務。