基于機(jī)器視覺(jué)的智能卡挑線自動(dòng)定位方法研究

黃文豪 梁鵬 吳玉婷 秦磊

摘要：智能卡進(jìn)行芯片封裝之前，需要將智能卡中的金屬絲挑出，由于金屬絲呈現(xiàn)位置存在偏差，需要視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行輔助定位。為此研發(fā)基于機(jī)器視覺(jué)的智能卡挑線自動(dòng)定位方法，該方法包括圖像獲取、圖像預(yù)處理、邊緣提取、挑線點(diǎn)定位四個(gè)步驟。經(jīng)實(shí)踐證明，該方法可實(shí)現(xiàn)智能卡的自動(dòng)挑線，將挑線失敗率從20%降低至1%。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺(jué);邊緣檢測(cè);自動(dòng)定位

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）22-0184-02

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

The Research of Smart Card Metal Wire Picking Automatic Positioning Method Based on Machine Vision

HUANG Wen-Hao1， LIANG Peng2*， WU Yu-ting3 ，QIN Lei3

（1.GuangZhou Mingsen Technology Co.，Ltd， Guangzhou 510665， China; 2.School of Computer Science， GuangDong Polytechnic Normal University， Guangzhou 510665， China; 3.GuangDong Huibo Robotics Technology Co.，Ltd， Foshan 528200， China）

Abstract： The metal wire in smart card must be picked out before chip packaging processing. The picking processing needs vision system for auxiliary positioning due to the position deviation of metal wire. This paper proposed a smart card metal wire picking automatic positioning method， which include image acquisition， image preprocessing， edge detection and picking postioning. The experimental results show that our proposed method can pick up metal wire in smart card automaticly and the failure rate was decreasing from 20% to 1%.

Key words： Machine Vision; Edge Detection; Automatic Positioning

1引言

隨著社會(huì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步及人們的需求，含有個(gè)人化信息的IC卡被廣泛應(yīng)用并且呈火爆發(fā)展趨勢(shì)，新興的智能卡、城市一卡通、醫(yī)?？靶乱淮?FF、4FF手機(jī)SIM卡等各類(lèi)IC卡的大量發(fā)行，推動(dòng)智能卡行業(yè)快速發(fā)展。

近5年，芯片卡的年平均需求量將近5億張，這對(duì)生產(chǎn)智能卡的設(shè)備產(chǎn)能要求實(shí)現(xiàn)3000張/小時(shí)，平均0.8秒/張。這樣高速的生產(chǎn)節(jié)拍要求智能卡生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)過(guò)程全自動(dòng)化。智能卡生產(chǎn)工藝如圖1所示，分為銑槽、挑線封裝、個(gè)人化信息寫(xiě)入和平印質(zhì)檢四個(gè)部分，其中挑線封裝是指從銑槽后的卡槽中，用三自由度鉤針挑出卡片中細(xì)微的金屬絲并放置于卡槽兩側(cè)，其加工要求是金屬絲被完整地挑出卡槽，如金屬絲不能挑出或者挑斷，則認(rèn)為該卡片為廢卡。

如圖2所示，銑槽后的金屬絲在卡槽中呈現(xiàn)M型或W型，且每次出現(xiàn)的位置均有偏差，加工的金屬絲僅為0.01mm，這就要求挑線的位置必須在M型金屬絲的最高點(diǎn)或者W型金屬絲的最低點(diǎn)。

目前，機(jī)器視覺(jué)已經(jīng)逐漸成為工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中的主要技術(shù)解決手段之一[1-5]，彭娟設(shè)計(jì)了基于機(jī)器視覺(jué)來(lái)對(duì)模具進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)的方案，搭建了檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用 CCD 攝像機(jī)攝取現(xiàn)場(chǎng)注塑模具圖像，圖像傳送到 PC 機(jī)上，在 PC 上對(duì)圖像進(jìn)行處理并根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果發(fā)出控制信號(hào)，完成檢測(cè)的工作[6]。伍濟(jì)鋼用薄片零件尺寸機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)硬盤(pán)中的彈性臂薄片零件和精密標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸進(jìn)行了檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)可以有效地對(duì)精密零件進(jìn)行檢測(cè)[7]。

根據(jù)上述研究以及智能卡挑線定位的需求，本文提出一種基于機(jī)器視覺(jué)的智能卡挑線自動(dòng)定位方法。采用機(jī)器視覺(jué)理論對(duì)挑線過(guò)程進(jìn)行輔助定位，方法一共有以下步驟：圖像獲取、圖像預(yù)處理、邊緣檢測(cè)、挑線點(diǎn)定位。

2基于機(jī)器視覺(jué)的智能卡挑線自動(dòng)定位方法

2.1 圖像獲取

采用工業(yè)相機(jī)、條形光源對(duì)智能卡圖像進(jìn)行圖像采集，智能卡所采用的加工材料是PVC卡，PVC卡是白色的底卡，卡槽內(nèi)的金屬絲為紅色細(xì)線。使用條形光源進(jìn)行照明后，可將PVC卡的白色背景去除，有效地捕獲到清洗的金屬絲圖像。此外，PVC卡為反光材料，為了減少鏡面反射光對(duì)成像的影響，條形光源采用斜射的方式，相機(jī)鏡面垂直于卡片，可保障成像不受鏡面反射影響。

2.2 圖像預(yù)處理

（1）圖像灰度化

首先對(duì)獲取到的彩色圖像進(jìn)行灰度化處理，將3通道的彩色圖像轉(zhuǎn)成單通道的灰度圖像，可減少計(jì)算量，提升系統(tǒng)效率，彩色圖像轉(zhuǎn)灰度圖像的計(jì)算公式如式（1）所示：