合格签自动检测技术研究

张海馨 长春理工大学光电信息学院

一、概述

随着科技水平的飞速发展的同时人们对于产品质量的要求也越来越高。这也引起了企业的关注。对企业产品质量的高要求需要有准确的检测手段进行配合。合格签的自动检测显得更加重要。以往的检测手段都是采用人工完成。仅适用于小批量加工企业。这种检测手段不仅检测精度较低。而且工作效率不高。无形中增加了企业的经济损失。而当今的检测手段则是利用图像处理装置进行的高精度全自动化检测。机器视觉的参与确保了系统的检测精度。自动化的检测仪器提高了系统的效率。促进了经济的发展。

二、合格签自动检测系统

合格签自动检测由图像采集模块以及处理模块和运行控制机构等几个环节组成。被测物经照明系统由镜头成像到图像传感装置后进行图像分析。通过图像信息的亮度以及色彩和电荷分布情况进行信息的分析处理和获取。再经过一系列的转换元件实现模数的转换。再由计算机对我们要获取的各种参量进行显示等操作。

检测系统基本结构如图1示。待测物对光源发出的光进行信息调制并经光学镜头成像到图像传感装置。实现图像采集后再进行一定的对应的图像分析和处理。再通过硬件对控制机构进行命令操作完成相应的指令信息。照明装置和CCD摄像机构以及采集卡等几部分共同完成图像信息的采集工作。再通过计算机系统操作matlab进行图像的分析以及运算处理。输出分析的数据结果并向硬件控制机构传送。由控制装置以及计算机控制电机装置以及各传感设备完成不合格零件的剔除操作。

图1 系统示意图

在生产线的上物品会按照规定的时间以及确定的间距进行有序的传送。当传送的物品进入自动检测区域时。光源发出的光信息会作用至传送的物品。此时感光的传感装置会向控制机构传送信息。图像采集系统得到信息后在驱动机构的驱动下进行图像信息的获取操作。所得到的图像信息由采集卡实现采样并进行模数转换最后送入计算机。再经图像处理软件处理后对控制机构进行智能控制执行相应的操作命令。完成合格签的自动检测和不合格产品的剔除。

三、系统图像采集和处理

图像传感装置在感知信息的同时对其数据进行采集。即信息的感知主要由各图像传感装置完成。是系统的核心部分。是数据信息的主要来源。采集模块的主要作用就是通过感知层中的各类终端装置进行信息的感知，提取，转换以及传输等工作。例如摄像以及定位功能，射频信号的识别，传感装置信息的提取。再由系统网络节点对数据信息汇总并传送，分析和处理。采集模块进行信息提取不受时间地点限制可随时随地完成。它负责对传感装置收集的信息进行接收并管理同时向系统监控终端装置进行传送。系统图像采集模块如下图示。主要由图像传感装置以及照明和驱动配合计算机以及应用软件实现。采集卡对图像信息获取后经过转换送入计算机存储或者显示。能够实现图像的分析等各项处理功能。

图2 图像采集原理图

合格签自动检测系统所采集的图像信息所要处理的数据量是非常之大的。为达到保证图像明暗以及边缘细节的前提下实现快速的数据处理一般会对图像位图进行灰度化处理。但是因为信息采集的过程中会受到诸多因素影响从而导致图像模糊。所以我们在实际测量时一定要进行降噪的处理。在图像处理的各个环节都可能引处噪声信号的干扰。例如电荷储存以及转换的过程或者电荷输出的过程随着电荷数量的起浮都会引入一定频率的噪声信号。另外系统自身的暗电流以及模数转换的过程也会引起噪声的干扰。表现在图像上会对测量像质产生一定的影响。一般从频域法或者空间域法进行减小甚至消除。根据具体使用情况进行具体选择。每种处理方法有各自的优缺点。体现在处理效果的差异。本系统使用空间域法对噪声信息进行处理。使图像平滑滤波从而消除或者减小。由于噪声信号消除时不需考虑线性所以系统使用非线性的中值滤波进行系统的降噪处理。本系统结合合格签检测具体情况，对经过滤波以后的对应参数图进行分割和描述。同时利用浮动阈值法进行二值化处理的方法得到二值化信息。利用连通域对边界信息进行提取从而得到边缘宽度信息。保证了测量的准确性。不受光源稳定性的影响。系统软件通过对图像图形进行分析处理可得到检测合格签实际重心坐标。如合格签存在破损以及折叠和丢失等情况时。其重点坐标将产生一定的偏移。与标准重心进行对比分析。相同则为合格。不同则系统判定为不合格。系统首先对接收的图像信息进行预处理以便强化合格签提高像质。再进行灰度以及二值化处理。最后则计算机利用软件对图像进行分析。通过面积以及重心的具体分析运算和对比从而得出最终的检测结果。

在对系统进行了浮动阈值法二化处理后图像信息显示黑白两色。对应黑色与白色像素显示分别为0和255。通过系统扫描得到二值图像。进行数据分析。如图3所示。当合格签存在破损情况时它与系统设置的标准合格签面积将存在不同。因此系统将判定为不合格。当面积相等时系统会进行下一步的重心判断。当与标准合格签重心坐标重合即为合格。反之为不合格。

图3 合格签破损及倾斜图

四、结论

本文对机器视的发展以及合格签检测手段以及基本情况进行了调研总结。对其应用领域以及应用现状进行了研究。提出了研究的必要性。对合格签检测装置进行设计说明。对系统图像的采集以及分析进行了详细的研究。通过软件处理进行图像信息的提取。对图像进行必要的处理以及降噪操作确保了检测的准确性以及可靠程度。对系统二值图像进行必要的运算。通过对图像重心以及面积等具体参数运算进行合格与否的具体判定。较好的实现了合格签的精度在线检测，具有一定的实用意义。