機(jī)器視覺在鋅膏檢測(cè)中的應(yīng)用研究

王玉明

摘 要：本文主要介紹了如何使用視覺系統(tǒng)檢測(cè)電池中的鋅膏濺出、有無以及液面的高低等。通過調(diào)整光源的照明方式、調(diào)整二值化的算法等辦法，實(shí)現(xiàn)堿性電池內(nèi)部的鋅膏的多個(gè)方面的檢測(cè)，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：視覺系統(tǒng);鋅膏;光源;二值化

堿性電池在生產(chǎn)過程中，往往會(huì)產(chǎn)生瑕疵品，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是用肉眼去看[1]。然而，隨著電池生產(chǎn)線的速度越來越快，肉眼檢測(cè)已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)。因此，機(jī)器視覺在電池的瑕疵檢測(cè)中應(yīng)用的越來越廣[2]。視覺系統(tǒng)已經(jīng)在檢測(cè)電池的涂膠[3-4]、隔膜管、貼標(biāo)[5]等方面應(yīng)用成熟。鋅膏作為堿性電池的負(fù)極材料，在注入的過程中往往會(huì)產(chǎn)生漏注、注入量不正確、注外面等情況[6]，最終導(dǎo)致電池發(fā)生質(zhì)量事故。

因此，本文對(duì)機(jī)器視覺在檢測(cè)電池鋅膏注入優(yōu)良的功能上進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了多種鋅膏不良的檢測(cè)。

1? 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1視覺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

如圖1所示，本系統(tǒng)由像素35萬的智能相機(jī)和1：25倍的鏡頭。

1.2 光源的設(shè)計(jì)

鑒于電池的形狀，我們選擇環(huán)形光源，照射的方式有兩種：

1）從上往下豎直照射。如圖1（a）所示，這種照射方式的優(yōu)點(diǎn)是光能射入電池內(nèi)部較深的地方，當(dāng)鋅膏液面較低時(shí)也能拍的清楚;缺點(diǎn)是若鋅膏較濕潤(rùn)，容易形成反光引起誤判，且液面高低不明顯。

2）從側(cè)面照射。如圖1（b）所示，光從兩側(cè)斜上方照射入電池內(nèi)部。這種照射方式的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)因?yàn)殡姵貎?nèi)部濕潤(rùn)而反光，并且由于電池外殼的遮擋，鋅膏液面高低時(shí)，圖像顯示的亮暗不同;缺點(diǎn)是當(dāng)里面的液面較低時(shí)，不容易照射到。

堿性電池中的鋅膏往往液面較高，且含水量較多，故常常選擇第二種照射方式來實(shí)現(xiàn)。

2? 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

OSTU算法[7]是全局二值化中最杰出的代表。

設(shè)圖像中有M個(gè)灰度值，取值范圍0～M-1，在此范圍內(nèi)選取一個(gè)灰度值t，將圖像分成0～t和t+1～M-1兩個(gè)部分，設(shè)每個(gè)灰度值出現(xiàn)的概率為pi，則兩個(gè)部分的概率分別為

3? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

圖2顯示了隔膜管外的鋅膏有無的檢測(cè)結(jié)果。可以看到正常情況下，這個(gè)區(qū)域都是黑的，當(dāng)有鋅膏濺出時(shí)會(huì)有白色區(qū)域產(chǎn)生。

圖3顯示隔膜管內(nèi)的鋅膏液面的高低。當(dāng)液面較高時(shí)，白色的區(qū)域較多;而當(dāng)液面較低時(shí)，褐色的區(qū)域較多。以此可以作為判定管內(nèi)鋅膏有無以及液面是否良好的檢測(cè)手段。

4? 結(jié)? 論

本文研究了電池中鋅膏檢測(cè)的主要幾個(gè)方面。通過調(diào)整光源的照射角度，選擇灰度的最佳閾值等方式，很好的得到了實(shí)現(xiàn)，為最終的產(chǎn)品提供了保障。然而，現(xiàn)在的檢測(cè)中仍存在著不足，例如鋅膏的濕潤(rùn)程度會(huì)影響光線反射，從而影響結(jié)果，又如隔膜管上的鋅膏較難檢測(cè)出來等，需要在下一步繼續(xù)改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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