基于自動化生產與檢測的三芯電源線機器視覺識別技術初探

彭建文 鄭東升 楊保根 劉秋順

【摘要】三芯電源線的應用范疇很廣，其質量與人民的生活安全和制造行業的生產安全息息相關，如果三芯電源線出現了質量問題，在使用過程中則有可能威脅到人身安全和財產安全。三芯電源線大多生產環節應用的是半自動化設備，需要人力對其進行加工生產，因此生產效率不高。本文基于自動化生產與檢測對三芯電源線機器視覺識別技術進行了探究，這對提升三芯電源線的生產效率有著一定的現實意義。

【關鍵詞】自動化 ?生產與檢測 ?三芯電源線 ?機器視覺識別

三芯電源線的生產環節需要采集圖像技術的參與，使用工業相機來判斷電源線中三根芯線的位置，這樣有利于分線工作的進行。但是電源線里面的導線由于生產批次不同，其外表面的顏色有一定的差異。并且在不同時段的光照下，收集的圖像內容也有一定的色差。在生產過程中，三根導線容易附著生產車間的粉塵，這就影響了視覺識別效果。現階段在三芯電源線自動生產過程中，導線位置誤判是影響產品質量的關鍵問題之一。此外檢測三芯電源線是否存在鋼線外漏問題這一環節要依靠人力檢測，人工檢測效率低，并且在疲乏狀態下容易漏檢，因此針對三芯電源線生產環節和檢測環節出現的問題進行思考是十分有必要的，而提升機器視覺識別技術可以有效的解決這一問題。

1. 基于自動化生產與檢測的三芯電源線機器視覺識別技術介紹

機器視覺其實就是通過計算機和工業相機相互配合來模擬人體視覺的一種圖像識別技術。通過相機來對圖像進行抓取，然后用計算機來對所抓取的圖像信息進行處理，最終和控制系統結合，由此來發出自動加工指令。與傳統的人力檢測環節相比，使用自動化技術來進行機器視覺檢測具備精確度高、可長時間連續工作、生產環境適應能力高、工作穩定性好等優點。制造產業的人力勞動成本逐年上漲，但是生產廠家離不開大量的勞動力，這就產生了生產矛盾。在自動化技術的影響下，三芯電源線的生產廠家急需高效視覺檢測技術來代替傳統的人力檢測方式。

工業生產中所適用的機器視覺識別系統有三個主要模塊，分別是：采集圖像模塊、處理圖像信息模塊以及運動執行模塊，其中采集圖像模塊包括相機、光源和鏡頭。現階段最經常使用的相機按照芯片劃分主要有兩種：CMOS相機、CCD相機。CCD相機出現的時間較早，特點是高質量、高成本、高功耗，并且成像較為清晰。而CMOS相機發展速度較快，特點主要在于：低功耗、低成本，與CCD相機相比，其價格優勢明顯，但是成像質量欠佳。機器視覺識別技術所應用的鏡頭包括多組透鏡和光闌，多組透鏡有凹透鏡和凸透鏡，這兩種不同的透鏡相互配合和解決圖像失真的問題。光闌通過轉動調節轉盤，由此來得到合適的孔徑，使得光束大小適宜。機器視覺檢測系統應用的光源種類多樣，不同的光源應用在不同的情景，其目的在于通過光源的選取來突出檢測目標和檢測環境的灰度值，從而削弱環境對檢測目標圖像的干擾。

2. 基于自動化生產與檢測的三芯電源線機器視覺識別技術探究

提升三芯電源線生產過程以及檢測過程中顏色識別技術、生產缺陷檢測技術是十分重要的，這需要對三個圖像識別技術進行研究，分別是：圖像感興趣區域的圖像提取技術、圖像感興趣區域邊緣提取技術、圖像顏色抓取識別技術。三芯電源線機器視覺識別技術的關鍵環節之一就是圖像數據的提取，所提取的圖像信息質量對后期圖像技術處理有一定的影響，獲得的數據信息直接決定了后期算法處理工作的復雜程度，如果所獲得的圖像信息不夠完整，則會導致后期算法復雜程度加倍，還會降低算法的準確性。圖像壓縮算法的研究要經過多種對比，例如查表法和整點運算法轉換效果的對比，由此來選取轉換率更高的算法來進行圖像的獲取工作。

分離圖像的感興趣區域和不感興趣區域的環節稱為圖像分割，從拍攝得到的完整圖像中將感興趣區域分割出來，由此為后續的圖像識別和處理提供便利條件。圖像分割環節所應用的閾值分割算法需要選擇合適的閾值，可以應用顏色模型來實現算法定位，由此實現感興趣目標和背景的閾值分割，將分割出來的前景區域數據信息首先要進行形態學運算，然后要進行腐蝕處理，最后膨脹處理，這樣可以有效的排除圖像分析的干擾因素，并且將感興趣區域完整提取出來。人眼所識別物體的顏色取決于光照射在物體上反射后的情況，主要影響因素是所識別物體表面的粗糙程度以及所照射光源的情況。針對色差問題可以選用三通道顏色分離法，但是在應用的過程中發現產品在旋轉過程中的顏色有差異性，不能準確的在旋轉過程中分析產品的顏色灰度值，通用性不佳，針對這個問題可以使用高斯混合模型來對顏色進行識別，這樣可以有效的提升機器視覺識別技術的準確率。圖像邊緣識別可以識別圖像的基本特征，圖像邊緣識別與圖像內容理解、圖像紋理分析以及圖像分割依據息息相關，可以使用平方差匹配法來對圖像特征的位置進行區域查找，這個方法可以有效的檢測出三芯電源線是否裸露出內部銅線，從而完成三芯電源線的缺陷檢測工作。

3. 總結

探究基于自動化生產與檢測的三芯電源線機器視覺識別技術對于提升三芯電源線的生產質量來說十分重要，要針對三芯電源線的生產情況和檢測技術的特點來改進機器視覺識別技術，對于不同的圖像數據信息處理算法要進行多次的求證和比較，這樣才能采集到高質量的圖像，排除關鍵圖像的干擾圖像是十分重要的，提取關鍵圖像需要合理應用顏色識別算法和邊緣特征提取算法，這樣才能保證三芯電源線的生產質量，這對于提升電源線的應用安全性十分重要。

參考文獻

[1]馬杰.面向自動化生產與檢測的三芯電源線機器視覺識別技術研究[D].江蘇：江蘇大學，2019.

[2]浙江海寧普賽自動化科技有限公司.三芯電源線視覺分線裝置：CN201320770363.4[P].2014-05-07.

[3]浙江海寧普賽自動化科技有限公司.三芯電源線視覺分線裝置及其使用方法：CN201310623009.3[P].2014-02-26.