全自動燈檢機的技術(shù)要點分析

劉宏宇 柳青 杜娟 張博 王博

摘 要：全自動燈檢機的技術(shù)核心是圖像采集處理系統(tǒng)技術(shù)。借助高速攝像頭和智能照明系統(tǒng)，以雙頭模式對異物的動態(tài)圖像進行實時采集，這種技術(shù)主要具有效率高、檢測效果佳等明顯優(yōu)勢，目前已經(jīng)在行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛運用。本文主要對全自動燈檢機的主要特點及技術(shù)運用進行詳細分析，實現(xiàn)對全自動燈檢過程的專業(yè)指導。

關(guān)鍵詞：全自動燈檢機；主要特點；技術(shù)要點分析

全自動燈檢機作為一種運用數(shù)字信號處理器和現(xiàn)場編程功能進行圖像、信息處理的先進圖像識別系統(tǒng)，對檢測對象的圖像信息及技術(shù)精度有著嚴格要求。人員在運用全自動燈檢機的環(huán)節(jié)，首先明確其技術(shù)特點，掌握全自動燈檢技術(shù)的運用方案，強化數(shù)字圖像處理，并通過有效的仿真試驗，促使人員及時掌握燈檢機的關(guān)鍵技術(shù)，便于快速完成圖像采集、識別，促進全自動燈檢機的廣泛運用。

1 全自動燈檢機的主要特點

1.1 自動燈檢機優(yōu)勢

人工判斷注射劑中的異物（點狀物、2mm以下的短纖維和塊狀物等微細可見異物，生化藥品或生物制品若檢出半透明的小于約1mm的細小蛋白質(zhì)絮狀物或蛋白質(zhì)顆粒等微細可見異物，除另有規(guī)定外）、裝量、西林瓶壓蓋松緊有很大的靈活性，但缺點較多，主觀性較大，漏檢率高，效率低（20-50瓶/分）不能連續(xù)生產(chǎn)（連續(xù)工作1小時要休息15分鐘）[1]。能有效克服上述缺點，并且具有運行維護成本低的自動燈檢機便顯現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。

1.2 全自動燈檢技術(shù)特點

檢測過程中可以實現(xiàn)自動化，相應作業(yè)人員需要掌握高級的編程語言和計算機運用技能，將待檢產(chǎn)品對準檢測工位，對每一個瓶子進行高速的圖像采集與處理，快速得出檢測結(jié)果。工作人員從簡潔的界面可以看到每個相機的圖像采集及處理過程，實現(xiàn)全過程監(jiān)控，保證燈檢過程可視化，自動化，以這種方式，更好的滿足產(chǎn)品檢測工作要求[2]。

2 全自動燈檢機的技術(shù)要點分析

2.1 全自動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

圖像識別系統(tǒng)是全自動燈檢技術(shù)的主要內(nèi)容，采用數(shù)字圖像技術(shù)非接觸式，對產(chǎn)品質(zhì)量進行快速、有效的檢測。在檢測中，通過利用金屬氧化物半導體、傳感器等設(shè)備，及時采集目標對象的圖像信息，利用異物識別算法判斷目標產(chǎn)品質(zhì)量是否合格，同時發(fā)出剔除信號，在此環(huán)節(jié)，主要依賴于執(zhí)行單元。圖像識別系統(tǒng)具有適應性強、測量范圍大、易于保存和管理、精度高等明顯優(yōu)勢，實際工作中，人員為進一步提高圖像識別系統(tǒng)的實時性和高精度，及時將檢測任務(wù)分解，分步驟的進行，也可以將圖像識別系統(tǒng)按照模塊劃分為圖像采集模塊、預處理模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊、圖像處理模塊、圖像傳感器模塊這五個部分，便于對圖像識別系統(tǒng)有一個更為深刻的認識。

2.1.2 光機電一體化控制

全自動燈檢中，光機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計得到體現(xiàn)，比如在全自動燈檢環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，工作人員根據(jù)每日工作量進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，及時調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)，借助拍攝序列圖像，及時了解異物處理需要消耗的時間，四臺燈檢機同時運行[3]。系統(tǒng)運用中，人員采用計算機控制的模式，強化產(chǎn)品圖像分析、處理及判斷，及時完成了高強度的機械作業(yè)，利用速度傳感器和接受伺服系統(tǒng)進行工作信號反饋，并對相應的光源作出科學控制。工控計算機與通訊設(shè)備同時運行，人員及時采用攝像機進行工位檢測、光源點控制，由此獲取背光源頻閃時間，并及時填寫圖像信息采集卡，利用計算機系統(tǒng)的總線訪問功能，及時判斷產(chǎn)品是否合格，進一步完善光機電一體化控制系統(tǒng)功能[4]。

2.1.3 激光組合照明系統(tǒng)

機器視覺系統(tǒng)運行中，及時加強光源照明系統(tǒng)設(shè)計，高清晰度的圖像檢測中，工作人員廣泛運用光源照明系統(tǒng)，快速完成目標對象的圖像采集和處理。常見的光源控制系統(tǒng)有：鹵素燈、LED燈、熒光燈等，燈檢中將LED燈作為機器視覺光源，LED機器視覺光源與其他光源的最大不同為：光源的使用年限長、運行成本低，同時發(fā)熱少、響應速度快，因此燈檢中，將LED作為主光源。

2.2 技術(shù)運用要點

全自動燈檢技術(shù)主要依賴于數(shù)字圖像技術(shù)，采用先進的圖像處理技術(shù)，對液體瓶中的異物進行有效的狀態(tài)檢測，其檢測精度和速度都遠遠超過普通技術(shù)[5]。比如全自動燈檢技術(shù)運用中，利用圖像采集系統(tǒng)對高清晰度、分辨度的圖像信息進行實時采集和處理，利用圖像處理算法，提高檢測結(jié)果的精準度，依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計性能指標，要求被檢對象的圖像分辨度不低于640×480，同時可以對30微米的雜質(zhì)進行科學檢測。

2.2.1 視頻圖像技術(shù)

1）圖像采集是圖像識別的第一步，工作人員目前在檢測中，廣泛利用圖像識別技術(shù)，展開全自動燈檢工作，密切關(guān)注整個系統(tǒng)的性能，并對采集系統(tǒng)的單元信息進行及時分析。

2）借助電荷耦合元件、圖像處理器，降低燈檢中的噪音污染，作業(yè)人員實時掌握燈檢中的動態(tài)信息，保證檢測系統(tǒng)具有很高的靈敏度，例如利用圖像傳感器，快速的完成圖像拍攝及圖像信息處理等任務(wù)，發(fā)揮出圖像傳感器高精度的優(yōu)勢，有效檢測目標對象，傳感器達到130萬像素1280H×1024V，每個像素時鐘可以同時輸出8位數(shù)據(jù)格式的圖像。

2.2.2 預處理技術(shù)

1）利用硬件描述語言，進行軟件系統(tǒng)模塊化設(shè)計，將軟件系統(tǒng)分為若干個相對獨立的功能模塊，實時掌握入口及出口的技術(shù)參數(shù)，模塊之間的組合方便、靈活。

2）利用模塊讀取芯片信息，采用主動串行方式，實現(xiàn)軟件應用程度加載，促使系統(tǒng)立即進入工作模式，圖像傳感器內(nèi)部的寄存器為時鐘信號控制提供方便，工作人員及時了解輸出圖像數(shù)據(jù)，在總線配置基礎(chǔ)上，各個模塊間的信息傳遞更為便捷。

3）圖像采集中得到色彩圖像，對圖像信息進行預處理，同時采用圖像識別算法，提高預處理工作效率，圖像識別中，密切關(guān)注邊緣檢測和特征提取這兩個部分，將采集到的數(shù)據(jù)及時傳遞給內(nèi)部總控制中心，從而得到了完整的像素點。邊緣檢測算法在目標物體檢測中的運用，還需要借助形態(tài)學、直線擬合等方法，比如將邊緣檢測算法與形態(tài)學結(jié)合，工作人員快速得到液位線上各個像素點信息，由此得到相應的坐標信息，并順利得出坐標平均值[6]。

2.2.3 關(guān)鍵技術(shù)運用案例

全自動燈檢機對某項制品進行檢測前，首先由使用廠商根據(jù)自身生產(chǎn)情況，挑選出所有已知的不合格樣本，樣本所占據(jù)的比例根據(jù)實際生產(chǎn)中統(tǒng)計出的比例設(shè)定，一般不合格品數(shù)量為80支（均為內(nèi)容物或均為外觀），未檢查制品170支，并且將外觀不合格制品，和液體部不合格制品加以區(qū)分。合格瓶與不合格品在經(jīng)過燈檢機通過燈檢時，燈檢機會對所有制品進行照相，處理器會對照片進行判讀，通過照片的明暗度進行檢查區(qū)域區(qū)分，判讀區(qū)域內(nèi)制品照片是否合格的精度單位為像素。設(shè)備通過照片，得出各種制品的像素值。由于合格制品和不合格制品在相應的檢查項目中體現(xiàn)的像素值不同，可在合格瓶與不合格品像素值之間設(shè)定檢測門限值，如檢測結(jié)果超過門限值，設(shè)備將會把制品定義為不合格品進行剔除。在門限值設(shè)定完畢后，設(shè)備需要進行KNEPP測試，首先選取檢測水平高、中、低共計5-10人進行不合格品和未檢查產(chǎn)品混合檢測，每人檢測為10次，得出每個制品的被檢測出的平均次數(shù)，再將制品放置于設(shè)備上進行連續(xù)10次檢測，并就設(shè)備檢測次數(shù)與人工檢測次數(shù)進行對比，此測試的目的為驗證設(shè)備設(shè)定的檢測標準與使用廠家人工檢測標注的契合程度。設(shè)備檢測標準會略高于人工檢測標準。在檢測時，由于檢測方式為照片放大檢測，制品存在的缺陷會被放大，人工檢測時可能存在微小缺失不會被人工檢查出來。同時液體中的氣泡會被設(shè)備誤認為是異物判讀，從而增加被誤判的概率。在設(shè)備使用前，需要將不合格樣品通過設(shè)備檢測，如設(shè)備能夠?qū)⒉缓细駱悠啡刻蕹?，證明設(shè)備檢測功能正常，可正常使用。如不能將樣品檢測全部檢測，需檢查設(shè)備檢測功能是否依然滿足使用要。確保復檢時不合格樣品能夠全部被檢測出。

3 結(jié)束語

綜上所述：首先了解自動燈檢機優(yōu)勢及主要特點，對全自動燈檢技術(shù)有一個深刻的認知，了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理及關(guān)鍵技術(shù)要點，從而促進全自動燈檢技術(shù)的有效運用。采用先進的圖像處理技術(shù)，對液體瓶中的異物進行有效的狀態(tài)檢測，要求被檢對象的圖像分辨度不低于640×480，實時掌握燈檢中動態(tài)信息，快速得到液位線上各個像素點信息，技術(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，提升了全自動燈檢技術(shù)。

參考文獻

[1]喬延繼.全自動燈檢機的關(guān)鍵技術(shù)探討[J].科技風，2013（23）：69-69.

[2]韋忠正.用于全自動燈檢機的圖像識別系統(tǒng)研制[D].廣東工業(yè)大學，2012.

[3]姜利杰.灌裝藥液在線微小異物視覺檢測技術(shù)的研究與開發(fā)[D].江南大學，2015.

[4]張家訪，袁清珂，王肇，等.注射液雜質(zhì)智能燈檢機關(guān)鍵模塊設(shè)計及仿真[J].機械設(shè)計與制造，2012（5）：24-26.

[5]任勇屹.基于FPGA與DSP全自動燈檢機圖像識別系統(tǒng)研究[D].廣東工業(yè)大學，2013.

[6]朱明巖，凌婭，范慶龍，等.國內(nèi)外全自動異物燈檢機性能比較研究[J].現(xiàn)代制造，2014（35）：15-19.