目前弧面邊框缺陷檢測在流水線上仍是采用人工質(zhì)檢員進(jìn)行檢測，人工檢測缺點(diǎn)很明顯：魯棒性差，客觀性差，自動化弱。

        為了促進(jìn)工業(yè)制造的自動化和智能化，針對人工質(zhì)檢的缺點(diǎn)和弧面邊框缺陷種類多樣、尺寸大小不一，本文基于深度學(xué)習(xí)方式對弧面邊框缺陷智能檢測進(jìn)行研究。

01背景

       隨著如今移動互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模的發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)人數(shù)極速激增，幾乎每個(gè)人都能手持一部移動設(shè)備手機(jī)進(jìn)行網(wǎng)上瀏覽，因此手機(jī)設(shè)備隨之激增。手機(jī)外殼是手機(jī)的一大組成，手機(jī)外觀的邊框好壞也是手機(jī)質(zhì)量的一大量化標(biāo)準(zhǔn)，因此人們對手機(jī)外殼的質(zhì)感提出了更好的要求。手機(jī)外殼制造過程中會經(jīng)過粗銑、精銑、拋光、噴砂、高光等十幾道復(fù)雜工藝流程，弧面邊框表面可能會產(chǎn)生凹痕、碰傷或細(xì)小裂紋，帶有以上缺陷的機(jī)殼樣品，屬于不合格樣品，需要進(jìn)行后續(xù)的回爐再造。在目前機(jī)殼生產(chǎn)組裝工廠中，機(jī)殼的弧面邊框是否有缺陷主要還是以人工檢測為主，即在流水線上，有專門培訓(xùn)的質(zhì)檢員在高亮光的環(huán)境下，通過肉眼辨別弧形表面是否存在缺陷進(jìn)行判斷。該檢測方式存在以下幾個(gè)顯著缺點(diǎn):1) 質(zhì)檢員個(gè)人有特定要求，需要眼力好的年輕人。2) 客觀性差，每個(gè)質(zhì)檢員的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一3) 魯棒性差，質(zhì)檢員無法長時(shí)間在亮光下進(jìn)行檢測容易眼睛疲勞，為保持高水平的質(zhì)量判斷，需要輪流交班接棒4) 效率低，一條流水線需要四五個(gè)質(zhì)檢員進(jìn)行人工檢測。因此，采用基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)對手機(jī)邊框弧面缺陷檢測進(jìn)行研究，有助于工業(yè)制造的智能化發(fā)展。

02難點(diǎn)

        手機(jī)邊框缺陷檢測的難點(diǎn)主要有兩方面。第一是，如何獲取成像清晰的邊框缺陷終像，因?yàn)槭謾C(jī)外殼的邊框材質(zhì)屬于易反光材質(zhì)，因此需要專門設(shè)計(jì)合適的燈箱和鏡頭位置布局。第二是，手機(jī)外殼邊框弧面缺陷類型多樣，有碰傷、劃痕、點(diǎn)狀缺陷等等，分布在耳機(jī)口、充電口或者長短邊弧面等不同的地方。

手機(jī)邊框缺陷

       可以看到流水線上的機(jī)殼邊框弧面的缺陷樣品圖像，有大面積的缺塊碰傷、細(xì)小的凹痕、垂直深刻的豎紋，也有微小的細(xì)痕。缺陷種類繁多，各類的缺陷特征都不一致，形狀各異，面積大小跨度也大，這對缺陷檢測的算法設(shè)計(jì)是一個(gè)困難點(diǎn)。傳統(tǒng)的缺陷檢測算法往往是針對某一類缺陷進(jìn)行設(shè)計(jì)，對其他類型的缺陷往往不通用，容易出現(xiàn)高漏檢率和高誤檢率的情況。如何設(shè)計(jì)出兼容多類缺陷特征的通用算法也是一個(gè)重大的困難點(diǎn)。隨著工業(yè)界開始不斷出現(xiàn)完全采用深度學(xué)習(xí)方式，通過深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)表面缺陷檢測，可以達(dá)到更高的檢測精度。

03檢測

       實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的自動化檢測系統(tǒng)，除了算法需要實(shí)現(xiàn)之外，還需要完成一整套弧面缺陷智能檢測系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)研，與需求方進(jìn)行長期的溝通探討，整理出以下的實(shí)現(xiàn)需求：1)能夠?qū)崟r(shí)顯示弧面邊框圖像，并且能夠通過上位機(jī)對相機(jī)進(jìn)行調(diào)焦、曝光、增益等操作;2)能夠通過上位機(jī)對下位機(jī)發(fā)送控制信號，對運(yùn)動平臺進(jìn)行控制;3)能夠自動檢測出弧面缺陷位置所在，并在軟件主窗口展現(xiàn)出來，圖片展示能夠?qū)崿F(xiàn)縮放拖拉查看;4)能夠存儲產(chǎn)品的相關(guān)參數(shù)，并通過選擇相應(yīng)產(chǎn)品自動調(diào)節(jié)相機(jī)的間隔和運(yùn)動的起始和終止距離;硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)部分主要是合理設(shè)計(jì)運(yùn)動部件、相機(jī)部件和光源部件的位置和聯(lián)動，以便獲取高質(zhì)量的成像效果，便于后續(xù)算法設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)品檢測的整體運(yùn)動流程，產(chǎn)品水平放置，使其弧形面呈現(xiàn)在側(cè)面，拍攝從側(cè)面進(jìn)行，產(chǎn)品從起始位置開始做直線運(yùn)動，一邊運(yùn)動一邊采集圖像。由于產(chǎn)品的四條邊和四個(gè)圓弧過渡角都需要檢測，產(chǎn)品除了做直線運(yùn)動，還要在過渡角出做回轉(zhuǎn)動。產(chǎn)品檢測的運(yùn)動過程是先直線運(yùn)動，在產(chǎn)品前進(jìn)的過程中用4個(gè)相機(jī)分兩組分別采集兩條側(cè)邊的圓弧面以及部分圓弧轉(zhuǎn)角處的圖像，在產(chǎn)品進(jìn)行90度轉(zhuǎn)角的同時(shí)，兩組相機(jī)也進(jìn)行平移運(yùn)動，調(diào)整相機(jī)模組的拍攝距離和鏡頭的景深，然后讓產(chǎn)品直線后退，在后退的過程中采集另外兩條側(cè)邊弧面的圖像，圖像采集完成之后，產(chǎn)品直接退出，進(jìn)行下一個(gè)產(chǎn)品的上料待檢。

待檢產(chǎn)品直線運(yùn)動示意圖

       因被檢測的產(chǎn)品表面為圓柱形弧面，因此至少需要兩個(gè)相機(jī)進(jìn)行拍攝。工業(yè)相機(jī)的安裝需根據(jù)待檢產(chǎn)品的形狀和尺寸，冬像的清晰度和景深的要求，調(diào)節(jié)拍攝的距離和拍攝的角度。另相機(jī)不僅可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，還可以隨著運(yùn)動模組進(jìn)行水平方向的運(yùn)動，進(jìn)一步動態(tài)地控制拍攝距離。

相機(jī)模塊的正視圖和俯視圖

       成像所使用的光源是一種用于均勻照明的穹頂光源。對于彎曲和不平表面，可以通過光源的大張角進(jìn)行成像，對于檢測球型或曲面物體。由于穹頂光源的內(nèi)壁可以通過反射將反射光分散，消除弧形表面存在大部分的不均勻反光。穹頂光源特點(diǎn):1)發(fā)出的光通過半球型內(nèi)壁的反射形成散射照明光，實(shí)現(xiàn)對弧形金屬表面實(shí)現(xiàn)均勻的照明;2)穹頂光源覆蓋全波長范圍，主要應(yīng)用于弧形表面缺陷檢測或不平坦表面檢測。

穹頂光源正視圖/側(cè)視圖

04如何選擇合適的AI檢測平臺

       由于產(chǎn)品缺陷檢測是生產(chǎn)線上應(yīng)用的一個(gè)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，所以該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)、快速性，因此需要非常大的圖像數(shù)據(jù)量。為了提高系統(tǒng)處理速度，除了采用比較高性能的硬件以外，還需要在軟件運(yùn)算方式和運(yùn)算速度方面來考慮問題。軟件系統(tǒng)在接受到硬件系統(tǒng)所采集的圖像后， 對所獲產(chǎn)品表面圖像進(jìn)行處理完成檢測與缺陷分類。該過程中，圖像處理關(guān)鍵步驟的圖像及缺陷檢測結(jié)果會實(shí)時(shí)顯示在交互界面上，并保存至生產(chǎn)日志。與此同時(shí)，檢測過程中，計(jì)時(shí)與計(jì)數(shù)信息同步更新，顯示在交互界面上，并保存至生產(chǎn)日記。機(jī)器視覺軟件選型要點(diǎn)1、圖像預(yù)處理大部分的圖像處理軟件提供預(yù)處理算法，所以需要比較其提供的豐富程度，效率等。2、易于編程和操作簡單直觀的圖形界面是易于使用和設(shè)置的關(guān)鍵。當(dāng)今機(jī)器視覺產(chǎn)品的主要區(qū)別在于它們的圖形界面。界面應(yīng)根據(jù)“設(shè)置”和“操作”進(jìn)行評估。3、便于升級當(dāng)挑選一個(gè)機(jī)器視覺軟件時(shí)應(yīng)思考系統(tǒng)將來的升級問題。

a/無缺陷圖像 b/有缺陷圖像

       該方法可靠性高、 可擴(kuò)展性強(qiáng)，不僅降低該方法可靠性高、 可擴(kuò)展性強(qiáng)，不僅降低了產(chǎn)品缺陷的漏檢率和廢品率， 還解決了生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境惡劣、 工人操作危險(xiǎn)和實(shí)時(shí)性差等問題。

       深圳市雙翌光電科技有限公司是一家以機(jī)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)、機(jī)械手視覺定位、視覺檢測、圖像處理庫等為核心的20多款自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品。涉及自動貼合機(jī)、絲印機(jī)、曝光機(jī)、疊片機(jī)、貼片機(jī)、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(dá)um級別，圖像處理精準(zhǔn)、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(gè)更高的層次，改進(jìn)了以往落后的生產(chǎn)流程，得到廣大用戶的認(rèn)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(xì)、更智能化的技術(shù)及服務(wù)。