基于机器视觉技术的产品外观质量检测

钱礼闰

（安徽国防科技职业学院汽车工程系，安徽 六安 237011）

基于机器视觉技术的产品外观质量检测

钱礼闰

（安徽国防科技职业学院汽车工程系，安徽 六安 237011）

产品外观是产品生产企业关注的重点，其在一定程度上代表企业的形象。基于机器视觉技术在产品外观质量检测上的应用，提高了企业产品检测智能化和自动化水平，为企业带来实质效益，符合行业发展趋势，未来将会在更大的范围内使用。

机器视觉技术；产品外观；质量检测

产品包装质量历来是产品生产企业关注的重点，消费者的购买行为也受到产品外包装的影响，精美的产品包装会对产品的销售和企业形象产生极其有利的影响，但是由于现在产品包装技术的限制，产品包装经常会出现图案错误、包装外翻等瑕疵，极大困扰生产企业。国内外很多企业为了解决包装缺陷，进行了大量的研发工作，希望能够利用新的技术来解决这一问题，但是效果并不理想。比如非接触式系统，这种系统利用传感器进行包装检测，由于系统本身具有的问题，无法解决漏检和误检，包装质量并没有得到显著地提升。在机器视觉技术应用后，产品包装效率和质量得到显著的提升，这种技术能够对产品外观进行全方位的检测，利用先进的检测技术对产品包装进行检测，从而有效避免包装瑕疵的出现，提高了企业产品包装质量，企业形象得到极大提升。

1 机器视觉技术产品外观质量检测设计

1.1 硬件设计

机器视觉技术的产品外观质量检测设计的硬件设计主要有两部分构成：一部分是图像采集模块，它是整个系统的前端部分，主要发挥信息采集的功能，其操作原理就是利用工业相机对需要检验产品的大小、形状等图像信息进行收集并做简单的处理，将处理后的信息传递至控制器。另一部分是硬件设计的核心——控制器，它是数据及信息得到充分处理的保障，运用图像处理技术对上一步收集到的数据及信息进一步分析、处理，来确定产品在外观上是否有瑕疵，是否符合规格标准。

（1）图像采集模块。传统的图像采集模块在使用过程中偶尔会有收集的数据及信息不稳定，或在安装过程中不能快速完成调试并安装的现象发生，为能彻底解决这一问题，提高图像采集模块的使用效率，本文提出在图像采集模块可实行一体化的设计。首先，用一个封闭式的且带有透明窗口的壳体，将图像采集模块中使用的工业相机、镜头等零件都放在这个壳体里面，这样可以保证在安装时便于调节其角度；其次，在进行现场安装的时候，只需将两个位置对准即可——透明窗的位置和检测目标的位置。将各组成部件的电缆集中在一条电缆中，大大减少了在安装过程需要将多条电缆同时安装的错误率，能够保证现场安装调试的快速、准确。

（2）控制器。控制器是整个检测系统的核心，计算机核心模块和接口板的使用能够大大提高对图像的处理能力。前者在使用过程中能够选择配置和厂家模块较多，且主要应用在上位机和操作系统中。除核心模块外的各组成部件叫接口板，它是由单片机、图像采集模块通讯接口等部件组成。具有执行操作功能的是单片机，它接收上位机发出的命令并执行，通过输入及输出两个步骤对电路信号进行采集和剔除。在图像采集模块和控制器之间起到链接作用的是图像采集模块通讯接口，该接口的使用也为单片机能够有效控制工业相机的定时照相功能提供了保障，工业相机完成定时拍摄后将所得的图像重新传回至核心模块，通过控制器内各个部件的循环操作，能大幅度提高使用效率和数据的准确性。

1.2 软件设计

（1）人机界面。为能够在质量检测过程中使界面观看清楚、明了、有条理，通俗易懂、简便易行，在此部分设计中要求使用触屏液晶显示器，该显示器能够很好的实现界面分区功能，不同的界面有不同的操作功能，执行不同的指令。人机界面的优化也可提高资源空间的利用率，保障系统的即时性功能，在使用完一个功能界面后，通过点击该界面的相关按钮可进行其他操作。

（2）图像处理。在软件设计系统中核心部分是图像处理，强大的图像处理系统能够提升在使用过程中的稳定性。选用OpenCV视觉库处理，能够更加清晰的对图像进行处理。此软件首先对收集到的图像分割，出现多个图像模块，再次将分割成的小检测区域逐个开展灰度化、膨胀等测算，然后综合以上各指标得出待检产品的像素数，确定产品精准的图像。

2 机器视觉技术产品外观质量检测工作原理

基于机器视觉技术的产品外观质量检测是一种新型的产品图像处理技术，利用机器代替人眼，图像传感器相当于人的眼睛，不断对图像进行提取和处理，控制芯片是控制中枢，来控制图像的整个处理过程，具有很高的集成度，特别适合产品生产厂家对产品的外观检测，进而被广泛利用。

检测系统的工作原理是，先在监测系统中录入参数标准，通过传感器对图像进行采集、分析和处理、进而得出一定的数据，通过数据和判断标准进行对比，最后得出结果。图像传感器是整个系统的重要保障，其通过图像采集模块对产品包装的特征进行采集，采集过程是通过其自带的采集模块进行的，包括对产品包装的像素、特征、颜色、角度的进行全方位采集，并进行初步处理，初步处理结果对产品包装的基本参数有一个简单的判断，随后图像分析模块进行详细分析和高智能化判断，对图像灰度化、二值化是通常使用的技术，根据像素对图像是否符合标准进行判断，得出结果；产品包装判断过程是通过技术人员设定的正确参数和分析出来的参数对比得出的，如果不在参数控制范围，则不合格，需要将其删除并发出报警信号。

3 机器视觉技术产品外观质量检测应用及前景

目前，机器视觉技术主要应用在电子行业，由于电子行业技术复杂，电子元件科技含量高，通过传统的检测技术已经无法满足行业的需求，机器视觉检测技术在应用中占据极其重要的地位。近年来，市场上出现大量包装不合格产品，引发了消费者对产品质量的担忧，极大降低了企业形象，企业在这种情况下，力图做出改变，希望机器视觉检测技术能够在产品外包装检测上发挥应有的作用，这对企业品牌声誉是一种保护。

基于机器视觉的产品外观检测技术已在多个行业投入使用，包括烟草、印刷、食品、药品行业的多个企业将这种检测技术应用在包装检测上，取得了很好的效果，极大提高了包装检测准确率，提高了工作效率，并且这种检测技术操作简单，运行稳定，与传统的检测方法相比优势很大。

首先，这种检测技术提高了检测的准确性，极大提高了工作效率，有利于企业发展。基于机器视觉的产品外观检测技术通过图像采集、分析技术对采集到的图像进行分析，利用机器视觉代替人眼，准确性和稳定性都大大提高，企业的智能化水平和自动化水平得到极大的提升，能够最收集到的信息自动快速分析，系统根据判断标准进行分析判定，能在短时间内正确处理大量产品信息，并且没有疲劳的问题，极大提高了企业的工作效率，从长远看，对企业的发展有利。

其次，机器视觉检测技术，对产品自动检测，有利于控制产品质量，提升企业形象，保护企业品牌信誉。企业的产品外包装代表的是企业的形象，如果大量有瑕疵的产品流入市场，会让消费者对这家企业的实力产生怀疑，进行严重影响企业形象，机器视觉检测系统的应用，能够严格控制产品包装的质量，将不合格的产品剔除，对企业的竞争力是一个极大地提升，同时能够获得良好的口碑和企业形象，为企业带来经济效益。

4 结语

企业要想在市场竞争中不断发展，必须提升产品质量，提高企业竞争力。产品外包装质量也是企业竞争力的一种，精美合格的外包装对企业的品牌形象和企业竞争力有重要影响，企业必须在产品外包装上下功夫，采取措施减少产品包装缺陷，将精美合格的产品投入市场。机器视觉技术是通过图像处理技术，由系统对采集到的图像进行分析、判断，最后得出结果的一种先进技术，智能化和自动化水平极高，对产品判断准确度较高，同时还有很多的辅助功能实现对图像的准确判断，系统参数可以由工程师设定，操作简单、界面清晰，能够节约很多的系统资源，为广大企业产品外观检测提供了保障。总之，机器视觉技术在产品外观检测上的应用，有力地控制了企业产品外包装的质量，对企业品牌形象是一种极大的提升，这种技术的应用满足了制造行业发展的需求。

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TP391.41

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1671-0711（2017）10（上）-0081-02

项目资助：安徽省高校自然科学研究重点项目编号KJ2017A781；2015年院级质量工程项目编号gf2015MOOC06。