基于機(jī)器視覺的在線手機(jī)間隙尺寸檢測技術(shù)研究

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1、基于機(jī)器視覺的在線手機(jī)間隙尺寸檢測技術(shù)研宄摘要:針對手機(jī)屏幕到外殼間間隙、聽筒寬度、裝飾邊寬度等尺寸參數(shù)的實(shí)時在線測量需求，提出了一種基于機(jī)器視覺的手機(jī)間隙尺寸測量方法，通過對標(biāo)準(zhǔn)圖像設(shè)定感興趣區(qū)域，提取該區(qū)域特征后，在待檢測手機(jī)中自動匹配感興趣區(qū)域，隨后使用Canny算子尋找邊緣點(diǎn)，再用與邊緣垂直的一組平行線求出參與最小二乘法擬合目標(biāo)直線的邊緣點(diǎn)，在減少計算量的同時，提高了測量直線邊緣的定位精度。在VS2012平臺上，結(jié)合運(yùn)動控制，開發(fā)了一套在線手機(jī)間隙尺寸測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有實(shí)時、高效、高精度、重復(fù)性好等特點(diǎn)，且其精度達(dá)到10um，具有很好的應(yīng)用價值和前景。

2、關(guān)鍵詞：手機(jī)檢測；尺寸測量；邊緣檢測；視覺檢測；圖像處理；測量系統(tǒng)中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號:1009-3044(2017)08-0188-04隨著計算機(jī)視覺理論基礎(chǔ)的逐漸成熟，機(jī)器視覺檢得到了快速的發(fā)展，以其自動化、高效、非接觸、精度適中等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)產(chǎn)品檢測得到了廣泛應(yīng)用。雖然國內(nèi)的自動化視覺檢測行業(yè)仍處于發(fā)展階段，但機(jī)器視覺檢測應(yīng)用在各行業(yè)中的成功案例己經(jīng)非常多，大大提升了國內(nèi)生產(chǎn)效益。?F下，數(shù)碼產(chǎn)品發(fā)展速度飛快，特別是手機(jī)，更新?lián)Q代的時間十分短，而人們對其需求量龐大，因此在手機(jī)生產(chǎn)過程中，對其各部位的尺寸檢測是否符合規(guī)格至關(guān)重要，也己經(jīng)

3、有許多科研工作者把機(jī)器視覺檢測技術(shù)應(yīng)用于手機(jī)尺寸測量上，并取得一定成果由于在手機(jī)的生產(chǎn)過程中，需要測量的部位多，如手機(jī)內(nèi)外殼長寬、按鍵寬度、聽筒寬度、玻璃屏到外殼之間間隙寬度，裝飾邊寬度、手機(jī)內(nèi)殼部件位置度等方面，且要求精度較高，采用人工檢測存在速度慢、精度低、成本高、長時間檢測使檢測人員疲勞造成的誤差等因素，所以采用檢測技術(shù)來對手機(jī)進(jìn)行檢測具有極大的優(yōu)越性。目前，大部分的手機(jī)檢測工序仍使用顯微測量器材進(jìn)行精確測量，但這種傳統(tǒng)的測量方法具有成本高、效率低、局限性大等缺點(diǎn)。針對手機(jī)二維尺寸測量，我們開發(fā)了相應(yīng)的機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)。本文主要針對手機(jī)玻璃屏幕與外殼之間間

4、隙、聽筒寬度、裝飾件寬度測量進(jìn)行了算法的研究、實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用，提出了一種基于HSV顏色通道中H與S通道圖像灰度分布特征，自動匹配目標(biāo)邊緣區(qū)域，利用canny算子、輔助線及最小二乘法提取目標(biāo)邊緣的方法，提高了目標(biāo)邊緣提取的準(zhǔn)確性，從而使測量結(jié)果更加精準(zhǔn)。系統(tǒng)的精度達(dá)到10um，重復(fù)性測試精度達(dá)到10um,操作簡便，可通過調(diào)整電腦軟件中的參數(shù)設(shè)置對不同類型的手機(jī)進(jìn)行測量，也可以應(yīng)用于其他類似的場合，如平板電腦、mp3等電子產(chǎn)品的尺寸測量，本系統(tǒng)已經(jīng)在線上使用。1測量系統(tǒng)技術(shù)要求1）屏幕與外殼間隙為0.15±0.01mm;2）聽筒寬度為1.2mm±0.01mm;3j裝飾邊

5、寬度為0.5mm±0.01mm。被檢測手機(jī)及其測量位置分布如圖1所（裝飾邊在手機(jī)背面），其中測量尺寸精度要求達(dá)到0.01mm，重復(fù)性測試精度要求達(dá)到0.01mm。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)手機(jī)尺寸視覺檢測系統(tǒng)由圖像采集、圖像處理、運(yùn)動控制三大模塊組成。系統(tǒng)首先通過運(yùn)動控制模塊與圖像采集模塊對待測成品手機(jī)進(jìn)行采圖，后經(jīng)圖像處理軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，接著根據(jù)處理結(jié)果判斷產(chǎn)品是否符合規(guī)格要求，再進(jìn)行分揀、分類。系統(tǒng)工作流程圖如圖2。2.1運(yùn)動控制模塊本模塊由運(yùn)動控制卡、伺服電機(jī)和運(yùn)動軸組成。本系統(tǒng)采用了4軸的固高控制卡GTS-400-PV-PCI-G,通過pc軟件中集成控制卡的驅(qū)動程

6、序，把CCD相機(jī)、鏡頭及l(fā)ed光源固定在運(yùn)動軸上。運(yùn)動控制卡不斷檢測I/O端口控制信號控制伺服電機(jī)X、Y、Z方向的運(yùn)動，把相機(jī)移動至測量點(diǎn)位進(jìn)行圖像采集。2.2圖像采集模塊圖像采集模塊是視覺測量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測量的主要模塊，圖像的質(zhì)量直接影響到整個測量系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及精度，屬于視覺測量系統(tǒng)的最前端。當(dāng)運(yùn)動軸將相機(jī)移動到待測點(diǎn)位時，測量軟件會通過接口發(fā)送采集信號給相機(jī)。本系統(tǒng)的圖像采集模塊如圖3所示。圖像采集模塊主要分為以下兩部分：1）工業(yè)相機(jī)在工業(yè)相機(jī)的選取上，我們選用了德國basler的aeA2440-20gc,該相機(jī)分辨率為2448*2048，接口為GigE,便于

7、快速傳輸圖像。2）鏡頭選用的是8mm焦距的定焦鏡頭。3）可控制光源在檢測過程中，我們需要提取指定的邊緣對手機(jī)尺寸進(jìn)行測量，因此針對不同點(diǎn)位的圖像采集，需要有對應(yīng)的打光方案，所以我們選用了OPT的AP1024F-4光源控制器及四個條形光源圍繞在待測手機(jī)四周、一個環(huán)形光源安置在相機(jī)與鏡頭下，把驅(qū)動集成在圖像處理軟件中，實(shí)現(xiàn)了在不同點(diǎn)位測量中自動切換到對應(yīng)的打光方案，為圖像處理模塊提供了質(zhì)量更好的原始圖像。光源具體分布情況如圖3所示。2.3圖像處理模塊本系統(tǒng)的圖像處理軟件以VS2012作為開發(fā)平臺，結(jié)合圖像處理算法對圖像進(jìn)行分析處理，算法研宄過程中通過MATLAB仿真

8、驗證，最終利用C++將所