隨著新一代信息技術(shù)與制造業(yè)的深入融合，引發(fā)制造業(yè)產(chǎn)生巨大變革，逐步從數(shù)量擴增向質(zhì)量提升轉(zhuǎn)變。通過提升產(chǎn)品質(zhì)量來生產(chǎn)高附加值、高利潤的產(chǎn)品，可以實現(xiàn)產(chǎn)品競爭力的躍升，所以，加強品質(zhì)檢驗是制造業(yè)生產(chǎn)中最常用的方式。

影響產(chǎn)品品質(zhì)的因素多種多樣，例如外觀品質(zhì)、功能品質(zhì)、性能品質(zhì)等。用戶和生產(chǎn)企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，除了較高的功能品質(zhì)和性能品質(zhì)之外，對外觀品質(zhì)的要求也在逐年提高，即良好的表面質(zhì)量。

然而，即便是嚴格把控制造的每一道流程，生產(chǎn)良品率也無法達到100%，這意味著總會有不合格品被生產(chǎn)出來。

而表面缺陷檢測便是阻止不合格品流入市場的“門神”。

產(chǎn)品表面缺陷檢測

作為生產(chǎn)制造過程中必不可少的一步，表面缺陷檢測廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域，包括3C、半導(dǎo)體及電子、汽車、化工、醫(yī)藥、輕工、軍工等行業(yè)，催生了眾多上下游企業(yè)。

自20世紀開始，表面缺陷檢測大致經(jīng)歷了三個階段，分別是人工目視法檢測法、機械裝置接觸檢測法以及機器視覺檢測法。

第一種是人工目視法檢測法。制造企業(yè)招聘大量的質(zhì)檢工人，采取流水線的形式進行檢測。然而，隨著人口紅利的消失，以及工作枯燥、自由度低、薪酬較少，愿意從事質(zhì)檢的越來越少，用工難問題愈發(fā)凸顯，這種方法不僅成本高，而且在對微小缺陷進行判別時，難以達到所需要的精度和速度，人工檢測法還存在勞動強度大、檢測標準一致性差等缺點。

第二種是機械裝置接觸檢測法。這種方法雖然在質(zhì)量上能滿足生產(chǎn)的需要，但存在檢測設(shè)備價格高、靈活性差、速度慢等缺點。

第三種是機器視覺檢測法。為了在不斷變化和競爭愈發(fā)激烈的市場中占據(jù)優(yōu)勢，企業(yè)既要不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量標準以滿足客戶需求，又要不斷提升生產(chǎn)線的效率以適應(yīng)市場的快節(jié)奏。采用自動化、智能化的表面缺陷檢測方法是兼顧質(zhì)量與效率的重要手段。

即利用圖像處理和分析對產(chǎn)品可能存在的缺陷進行檢測，這種方法采用非接觸的工作方式，安裝靈活，測量精度和速度都比較高，同一臺機器視覺檢測設(shè)備可以實現(xiàn)對不同產(chǎn)品的多參數(shù)檢測，為企業(yè)節(jié)約大筆設(shè)備開支。

表面缺陷檢測存在的問題

基于機器視覺的表面缺陷檢測將是未來研究和發(fā)展的主要方向，目前，基于機器視覺的表面缺陷檢測理論研究和實際應(yīng)用等環(huán)節(jié)均有可喜的成果，但仍存在下面主要的問題和難點：

不同缺陷的種類復(fù)雜

類間差異大，工業(yè)品的外觀缺陷復(fù)雜多樣，不同類別的缺陷之間形態(tài)特征可能差異極大，這種差異導(dǎo)致檢測算法的普適性不強，許多缺陷需單獨開發(fā)檢測算法，開發(fā)復(fù)雜度極高。

類間模糊性大，類間模糊是類間差異大的另一極端，即不同類別的缺陷的表觀特征具有一定的相似性，難以區(qū)分缺陷的種類，也就無法準確判斷缺陷產(chǎn)生的原因，無法給產(chǎn)品準確定級。

背景復(fù)雜，在生產(chǎn)場景中難以將缺陷和背景完全分離，缺陷特征不明顯。

同類缺陷的差異較大

如下圖中的鐵軌表面缺陷和帶鋼表面缺陷，由于生產(chǎn)過程中光照條件、生產(chǎn)批次不同、設(shè)備狀態(tài)等因素的影響，同類缺陷的大小、對比度和灰度值等表觀特征呈現(xiàn)較大的變化，缺陷特征并不服從同一分布。

受干擾因素較多

受環(huán)境、光照、生產(chǎn)工藝和噪聲等多重因素影響，檢測系統(tǒng)的信噪比一般較低，微弱信號難以檢出或不能與噪聲有效區(qū)分。

以基于機器視覺技術(shù)的檢測系統(tǒng)為例，工件位置的一致性、打光的穩(wěn)定性、相機及鏡頭的匹配度、檢測算法的有效性等都會直接影響圖像采集的質(zhì)量和檢測系統(tǒng)的應(yīng)用性能，這需要機器、電氣、視覺、傳感等多套系統(tǒng)的配合。

僅最基礎(chǔ)的打光就存在諸多難點，如哪些場景需要漫射光、散射光、直接照射、低角度照射或背光照射，如何在球面、弧面、內(nèi)腔等不可展曲面的打光等等。

如何構(gòu)建穩(wěn)定、可靠、魯棒的檢測系統(tǒng)，以適應(yīng)光照變化、噪聲以及其他外界不良環(huán)境的干擾，是要解決的問題之一。

算法能力不足

機器視覺表面缺陷檢測，特別是在線檢測，其特點是數(shù)據(jù)量龐大、冗余信息多、特征空間維度高，同時考慮到真正的機器視覺面對的對象和問題的多樣性，從海量數(shù)據(jù)中提取有限缺陷信息的算法能力不足，實時性不高。

盡管一系列優(yōu)秀的算法不斷出現(xiàn)，但在實際應(yīng)用中準確率仍然與滿足實際應(yīng)用的需求尚有一定差距，如何解決準確識別與模糊特征之間、實時性與準確性之間的矛盾仍然是目前的難點。

發(fā)展趨勢

隨著計算機技術(shù)、信息技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和仿生技術(shù)等的發(fā)展，機器視覺檢測方法也必將得到迅速的發(fā)展。

與其他提供定制化服務(wù)的視覺解決方案商不同，矩視智能率先掀起提供標準化的機器視覺低代碼協(xié)同開發(fā)平臺。

因為機器視覺檢測方法的落地，需要很強的技術(shù)綜合能力和團隊配合：硬件上包含相機、鏡頭、光源、工控機、GPU的選型和現(xiàn)場部署；軟件上包含2D視覺、3D視覺和深度學(xué)習(xí)算法開發(fā)，同時要與電氣工程師的通訊聯(lián)調(diào)，機械工程師的圖紙設(shè)計相配合，技術(shù)難度極高；在針對具體場景的整體解決方案，又無通用性可言，種種因素造成機器視覺應(yīng)用開發(fā)成本高、周期長、人效低的困局，大大限制了機器視覺的規(guī)?；瘧?yīng)用。

機器視覺表面缺陷檢測系統(tǒng)中，圖像處理和分析算法是重要的內(nèi)容，通常的流程包括圖像的預(yù)處理、目標區(qū)域的分割、特征提取和選擇及缺陷的識別分類。

通過自動化、智能化的表面缺陷檢測方法，分析缺陷產(chǎn)生的原因，不僅可以使得生產(chǎn)線的維護工作更具有針對性，有效降低維護成本和檢修成本。

同時，也能夠幫助企業(yè)更好地掌握產(chǎn)品質(zhì)量分布狀況，尋找質(zhì)量薄弱環(huán)節(jié)，降低產(chǎn)品質(zhì)量波動，形成生產(chǎn)和質(zhì)量提升的閉環(huán)控制。

但機器視覺表面檢測比較復(fù)雜，涉及眾多學(xué)科和理論，因此構(gòu)建機器視覺檢測系統(tǒng)還要進一步通過研究生物視覺機理來完善，使檢測進一步向自動化和智能化方向發(fā)展。

深圳市雙翌光電科技有限公司是一家以機器視覺為技術(shù)核心，自主技術(shù)研究與應(yīng)用拓展為導(dǎo)向的高科技企業(yè)。公司自成立以來不斷創(chuàng)新，在智能自動化領(lǐng)域研發(fā)出視覺對位系統(tǒng)、視覺定位、視覺檢測、圖像處理庫等為核心的多款自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)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(yè)領(lǐng)域。雙翌視覺系統(tǒng)最高生產(chǎn)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(yè)的生產(chǎn)水平提升到一個更高的層次，改進了以往落后的生產(chǎn)流程，得到廣大用戶的認可與肯定。隨著智能自動化生產(chǎn)的普及與發(fā)展，雙翌將為廣大生產(chǎn)行業(yè)帶來更全面、更精細、更智能化的技術(shù)及服務(wù)。