外觀缺陷檢測中相機的選擇取決于多種因素,以下是一些常見的用于外觀缺陷檢測的相機類型:
(一)工業(yè)相機
CCD相機(電荷耦合器件相機)
CCD相機具有高分辨率、低噪聲等優(yōu)點。在對精度要求較高的外觀缺陷檢測場景中表現(xiàn)出色,例如電子元器件表面微小缺陷的檢測。它能夠清晰地捕捉圖像細節(jié),有助于發(fā)現(xiàn)諸如芯片表面的劃痕、焊點的微小瑕疵等缺陷。
CMOS相機(互補金屬氧化物半導體相機)
CMOS相機的成本相對較低,并且在功耗方面具有優(yōu)勢。其成像速度較快,適合于需要高速檢測的外觀缺陷檢測場景,比如在自動化生產(chǎn)線上對快速移動的產(chǎn)品進行外觀檢測,像飲料瓶身標簽的印刷完整性檢測等。
隨著技術(shù)的發(fā)展,CMOS相機的分辨率也在不斷提高,能夠滿足許多常規(guī)外觀缺陷檢測的需求。
(二)線掃相機
高分辨率線掃相機
當需要檢測的物體尺寸較大或者需要較高的檢測精度時,高分辨率線掃相機是一種很好的選擇。例如在檢測大幅面的板材表面缺陷時,線掃相機可以通過逐行掃描的方式獲取整個表面的圖像。
它能夠提供連續(xù)的圖像數(shù)據(jù),對于檢測細長的缺陷,如板材上的長劃痕等非常有效。
二、表面缺陷檢測的方法
(一)光學相關(guān)方法
目視檢查法
這是最基本的檢測方法,檢測人員直接用肉眼觀察物體表面的缺陷。這種方法簡單易行,但受檢測人員主觀因素影響較大,且對于微小缺陷或不易察覺的缺陷可能會漏檢。適用于對表面缺陷要求不高、檢測精度較低的情況,例如一些大型建筑玻璃的初步檢測。
照明檢測法
通過不同的照明方式來突出物體表面的缺陷。例如采用背光源可以檢測透明物體內(nèi)部的雜質(zhì)或劃痕;利用多角度照明可以檢測出物體表面不同方向的劃痕和凹凸不平。在手機玻璃蓋板的檢測中,合適的照明方式能夠提高缺陷檢測的準確性。
攝像檢測法
利用攝像機獲取物體表面的圖像,然后通過圖像處理算法來檢測缺陷??梢允褂闷胀ǖ腃CD或CMOS攝像機,結(jié)合機器視覺技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)對多種類型表面缺陷的自動檢測。例如在汽車零部件的外觀檢測中,攝像檢測法可以快速準確地檢測出零部件表面的劃痕、凹坑等缺陷。
光學機器視覺缺陷檢測技術(shù)
將特定的光源照在待測制造件表面上,利用高清高速攝像機獲得制造件表面圖像,通過圖像處理技術(shù),提取圖像特征,再通過分類技術(shù)對表面缺陷進行檢測與分類。這種方法更多地應用于分類上,廣泛應用于各種工業(yè)制造件的外觀缺陷檢測。
激光檢測法
這種測量方法是非接觸式檢測設備,適用于軋制中的長材檢測,如圓鋼、方鋼、螺紋鋼、T型鋼等。一般的表面缺陷如劃痕、折疊、凸起、凹坑等均可檢測,以中心分布的檢測設施可以實現(xiàn)全方位的全檢,做到無盲區(qū)測量??梢詸z測出局部和周期性的表面缺陷,以及軋制產(chǎn)品的尺寸變化,檢測缺陷情況為0.5mm及以上的表面缺陷。
光譜共焦檢測法
以海伯森的HPS – LCF1000為例,這是一款基于光譜共焦原理的非接觸式光學檢測傳感器,具有檢測速度快、成像分辨率高、2D/3D復合等特點,其產(chǎn)品檢測過程不受雜光的影響,完全適用于各種電子元器件、玻璃、鋰電、精密工件等任意材質(zhì)物體的在線檢測。
(二)物理特性相關(guān)方法
超聲波探傷檢測
根據(jù)聲波在缺陷處發(fā)生波形變化的原理來檢測缺陷。聲波在工件內(nèi)的反射狀況就會顯示在屏幕上,根據(jù)反射波的時間及形狀來判斷工業(yè)制造件內(nèi)部缺陷及材料性質(zhì)的方法,常用于各種金屬管道內(nèi)部的缺陷檢測。雖然主要用于內(nèi)部缺陷檢測,但對于一些表面下的缺陷也能提供一定的檢測能力。
紅外線缺陷檢測
通過高頻感應線圈使制造件表面產(chǎn)生感應電流,在高頻交換感應的集膚效應作用下,其穿透深度小于1mm,且在表面缺陷區(qū)域的感應電流會導致單位長度的表面上消耗更多電能,引起制造件局部表面的溫度上升,從而測得缺陷位置。
漏磁缺陷檢測
廣泛應用于鋼鐵產(chǎn)品的無損檢測,其檢測原理是利用磁源對被測材料局部磁化,如材料表面存在裂紋或坑點等缺陷,被測材料局部區(qū)域的磁導率將會降低,且磁阻增加,磁化場將部分從此區(qū)域外泄,從而形成可檢驗的漏磁信號。
(三)基于算法和模型的方法
location+blob+feature
是一種在表面缺陷檢測中使用的方法,通過定位(location)、斑點(blob)分析和特征(feature)提取等操作來識別缺陷。這種方法在圖像處理和機器視覺領(lǐng)域有著廣泛的應用,通過對圖像中特定區(qū)域(斑點)的分析以及相關(guān)特征的提取,來判斷是否存在缺陷以及缺陷的類型等。
location+differ+feature
同樣基于定位和特征提取,通過比較(differ)不同區(qū)域或者不同圖像之間的差異來檢測缺陷。例如在對比產(chǎn)品的標準圖像和實際檢測圖像時,通過分析兩者之間的差異區(qū)域的特征,來確定表面是否存在缺陷。
frequency domain+spatial domain
結(jié)合頻域(frequency domain)和空域(spatial domain)的分析方法。在頻域中,可以分析圖像的頻率成分,對于一些周期性的缺陷或者紋理相關(guān)的缺陷檢測有較好的效果;在空域中,則直接對圖像的像素空間分布進行分析,綜合兩者的信息可以更全面地檢測表面缺陷。
photometric stereo
光度立體法(photometric stereo)是一種通過不同光照條件下的圖像來獲取物體表面形狀和反射特性信息的方法,進而檢測表面的缺陷。通過在多個不同方向的光照下拍攝物體的圖像,然后根據(jù)圖像的灰度變化來計算物體表面的法向量等信息,從而判斷表面是否存在缺陷以及缺陷的形狀等。
calibration+fitting
通過校準(calibration)和擬合(fitting)操作來檢測表面缺陷。在校準過程中,確定檢測系統(tǒng)的參數(shù),例如相機的內(nèi)部和外部參數(shù)等;擬合操作則是將檢測到的數(shù)據(jù)與預先定義的模型或者標準形狀進行匹配,通過分析擬合的誤差來判斷是否存在缺陷。
train model(模型訓練法)
利用機器學習或深度學習算法,通過大量的帶有標注(標注出是否存在缺陷以及缺陷類型等)的圖像數(shù)據(jù)來訓練模型。訓練后的模型可以對新的圖像進行缺陷檢測,這種方法在處理復雜的外觀缺陷檢測場景中具有很大的優(yōu)勢,例如對于一些不規(guī)則形狀、多種類型缺陷混合的表面缺陷檢測場景。