基于機器視覺技術的產品外觀質量檢測

錢禮閏

（安徽國防科技職業學院汽車工程系，安徽 六安 237011）

基于機器視覺技術的產品外觀質量檢測

錢禮閏

（安徽國防科技職業學院汽車工程系，安徽 六安 237011）

產品外觀是產品生產企業關注的重點，其在一定程度上代表企業的形象。基于機器視覺技術在產品外觀質量檢測上的應用，提高了企業產品檢測智能化和自動化水平，為企業帶來實質效益，符合行業發展趨勢，未來將會在更大的范圍內使用。

機器視覺技術；產品外觀；質量檢測

產品包裝質量歷來是產品生產企業關注的重點，消費者的購買行為也受到產品外包裝的影響，精美的產品包裝會對產品的銷售和企業形象產生極其有利的影響，但是由于現在產品包裝技術的限制，產品包裝經常會出現圖案錯誤、包裝外翻等瑕疵，極大困擾生產企業。國內外很多企業為了解決包裝缺陷，進行了大量的研發工作，希望能夠利用新的技術來解決這一問題，但是效果并不理想。比如非接觸式系統，這種系統利用傳感器進行包裝檢測，由于系統本身具有的問題，無法解決漏檢和誤檢，包裝質量并沒有得到顯著地提升。在機器視覺技術應用后，產品包裝效率和質量得到顯著的提升，這種技術能夠對產品外觀進行全方位的檢測，利用先進的檢測技術對產品包裝進行檢測，從而有效避免包裝瑕疵的出現，提高了企業產品包裝質量，企業形象得到極大提升。

1 機器視覺技術產品外觀質量檢測設計

1.1 硬件設計

機器視覺技術的產品外觀質量檢測設計的硬件設計主要有兩部分構成：一部分是圖像采集模塊，它是整個系統的前端部分，主要發揮信息采集的功能，其操作原理就是利用工業相機對需要檢驗產品的大小、形狀等圖像信息進行收集并做簡單的處理，將處理后的信息傳遞至控制器。另一部分是硬件設計的核心——控制器，它是數據及信息得到充分處理的保障，運用圖像處理技術對上一步收集到的數據及信息進一步分析、處理，來確定產品在外觀上是否有瑕疵，是否符合規格標準。

（1）圖像采集模塊。傳統的圖像采集模塊在使用過程中偶爾會有收集的數據及信息不穩定，或在安裝過程中不能快速完成調試并安裝的現象發生，為能徹底解決這一問題，提高圖像采集模塊的使用效率，本文提出在圖像采集模塊可實行一體化的設計。首先，用一個封閉式的且帶有透明窗口的殼體，將圖像采集模塊中使用的工業相機、鏡頭等零件都放在這個殼體里面，這樣可以保證在安裝時便于調節其角度；其次，在進行現場安裝的時候，只需將兩個位置對準即可——透明窗的位置和檢測目標的位置。將各組成部件的電纜集中在一條電纜中，大大減少了在安裝過程需要將多條電纜同時安裝的錯誤率，能夠保證現場安裝調試的快速、準確。

（2）控制器。控制器是整個檢測系統的核心，計算機核心模塊和接口板的使用能夠大大提高對圖像的處理能力。前者在使用過程中能夠選擇配置和廠家模塊較多，且主要應用在上位機和操作系統中。除核心模塊外的各組成部件叫接口板，它是由單片機、圖像采集模塊通訊接口等部件組成。具有執行操作功能的是單片機，它接收上位機發出的命令并執行，通過輸入及輸出兩個步驟對電路信號進行采集和剔除。在圖像采集模塊和控制器之間起到鏈接作用的是圖像采集模塊通訊接口，該接口的使用也為單片機能夠有效控制工業相機的定時照相功能提供了保障，工業相機完成定時拍攝后將所得的圖像重新傳回至核心模塊，通過控制器內各個部件的循環操作，能大幅度提高使用效率和數據的準確性。

1.2 軟件設計

（1）人機界面。為能夠在質量檢測過程中使界面觀看清楚、明了、有條理，通俗易懂、簡便易行，在此部分設計中要求使用觸屏液晶顯示器，該顯示器能夠很好的實現界面分區功能，不同的界面有不同的操作功能，執行不同的指令。人機界面的優化也可提高資源空間的利用率，保障系統的即時性功能，在使用完一個功能界面后，通過點擊該界面的相關按鈕可進行其他操作。

（2）圖像處理。在軟件設計系統中核心部分是圖像處理，強大的圖像處理系統能夠提升在使用過程中的穩定性。選用OpenCV視覺庫處理，能夠更加清晰的對圖像進行處理。此軟件首先對收集到的圖像分割，出現多個圖像模塊，再次將分割成的小檢測區域逐個開展灰度化、膨脹等測算，然后綜合以上各指標得出待檢產品的像素數，確定產品精準的圖像。

2 機器視覺技術產品外觀質量檢測工作原理

基于機器視覺技術的產品外觀質量檢測是一種新型的產品圖像處理技術，利用機器代替人眼，圖像傳感器相當于人的眼睛，不斷對圖像進行提取和處理，控制芯片是控制中樞，來控制圖像的整個處理過程，具有很高的集成度，特別適合產品生產廠家對產品的外觀檢測，進而被廣泛利用。

檢測系統的工作原理是，先在監測系統中錄入參數標準，通過傳感器對圖像進行采集、分析和處理、進而得出一定的數據，通過數據和判斷標準進行對比，最后得出結果。圖像傳感器是整個系統的重要保障，其通過圖像采集模塊對產品包裝的特征進行采集，采集過程是通過其自帶的采集模塊進行的，包括對產品包裝的像素、特征、顏色、角度的進行全方位采集，并進行初步處理，初步處理結果對產品包裝的基本參數有一個簡單的判斷，隨后圖像分析模塊進行詳細分析和高智能化判斷，對圖像灰度化、二值化是通常使用的技術，根據像素對圖像是否符合標準進行判斷，得出結果；產品包裝判斷過程是通過技術人員設定的正確參數和分析出來的參數對比得出的，如果不在參數控制范圍，則不合格，需要將其刪除并發出報警信號。

3 機器視覺技術產品外觀質量檢測應用及前景

目前，機器視覺技術主要應用在電子行業，由于電子行業技術復雜，電子元件科技含量高，通過傳統的檢測技術已經無法滿足行業的需求，機器視覺檢測技術在應用中占據極其重要的地位。近年來，市場上出現大量包裝不合格產品，引發了消費者對產品質量的擔憂，極大降低了企業形象，企業在這種情況下，力圖做出改變，希望機器視覺檢測技術能夠在產品外包裝檢測上發揮應有的作用，這對企業品牌聲譽是一種保護。

基于機器視覺的產品外觀檢測技術已在多個行業投入使用，包括煙草、印刷、食品、藥品行業的多個企業將這種檢測技術應用在包裝檢測上，取得了很好的效果，極大提高了包裝檢測準確率，提高了工作效率，并且這種檢測技術操作簡單，運行穩定，與傳統的檢測方法相比優勢很大。

首先，這種檢測技術提高了檢測的準確性，極大提高了工作效率，有利于企業發展?；跈C器視覺的產品外觀檢測技術通過圖像采集、分析技術對采集到的圖像進行分析，利用機器視覺代替人眼，準確性和穩定性都大大提高，企業的智能化水平和自動化水平得到極大的提升，能夠最收集到的信息自動快速分析，系統根據判斷標準進行分析判定，能在短時間內正確處理大量產品信息，并且沒有疲勞的問題，極大提高了企業的工作效率，從長遠看，對企業的發展有利。

其次，機器視覺檢測技術，對產品自動檢測，有利于控制產品質量，提升企業形象，保護企業品牌信譽。企業的產品外包裝代表的是企業的形象，如果大量有瑕疵的產品流入市場，會讓消費者對這家企業的實力產生懷疑，進行嚴重影響企業形象，機器視覺檢測系統的應用，能夠嚴格控制產品包裝的質量，將不合格的產品剔除，對企業的競爭力是一個極大地提升，同時能夠獲得良好的口碑和企業形象，為企業帶來經濟效益。

4 結語

企業要想在市場競爭中不斷發展，必須提升產品質量，提高企業競爭力。產品外包裝質量也是企業競爭力的一種，精美合格的外包裝對企業的品牌形象和企業競爭力有重要影響，企業必須在產品外包裝上下功夫，采取措施減少產品包裝缺陷，將精美合格的產品投入市場。機器視覺技術是通過圖像處理技術，由系統對采集到的圖像進行分析、判斷，最后得出結果的一種先進技術，智能化和自動化水平極高，對產品判斷準確度較高，同時還有很多的輔助功能實現對圖像的準確判斷，系統參數可以由工程師設定，操作簡單、界面清晰，能夠節約很多的系統資源，為廣大企業產品外觀檢測提供了保障。總之，機器視覺技術在產品外觀檢測上的應用，有力地控制了企業產品外包裝的質量，對企業品牌形象是一種極大的提升，這種技術的應用滿足了制造行業發展的需求。

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TP391.41

A

1671-0711（2017）10（上）-0081-02

項目資助：安徽省高校自然科學研究重點項目編號KJ2017A781；2015年院級質量工程項目編號gf2015MOOC06。