機(jī)器視覺在光纖端面缺陷檢測中的應(yīng)用
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2．3 缺陷的檢測
2．3．1 不同的閾值
光纖端面缺陷包括白點(崩缺)、黑點(臟污)、陰影(內(nèi)裂)以及劃痕。其中崩缺和劃痕是顏色亮于光纖端面的部分，而臟污和陰影是顏色暗于光纖端面的部分。要檢測出這些缺陷，對每個區(qū)域的每個亮部檢測前都要重新對原始圖像進(jìn)行一次圖像處理，同時對每個區(qū)域的每個暗部檢測前也要重新對原始圖像進(jìn)行一次圖像處理，以便設(shè)置不同的閾值以區(qū)分出比光纖端面亮的部分和比光纖端面暗的部分。這樣在檢測過程中就先后對暗部和亮部進(jìn)行了檢測，如果兩者中任何一種檢測不能通過，則這個區(qū)域的檢測就是不能通過的。
光纖端面需要進(jìn)行檢測的區(qū)域包含了光纖包層和光纖包層以外的陶瓷部分，所以亮色缺陷和暗色缺陷除了分布在光纖包層上外還有可能會分布在陶瓷面上。由于光纖包層在采集的圖像中是暗色的，與暗色的缺陷色度比較接近，而包層外的陶瓷部分色度則更接近于亮色的缺陷。所以檢測光纖包層上和包層外陶瓷面上的缺陷時，針對暗色缺陷和亮色缺陷都需要分別設(shè)定不同的閾值，才能準(zhǔn)確地檢測出整個端面的缺陷。因此利用VBAI檢測光纖包層外的陶瓷面區(qū)域時，需要重新根據(jù)雙峰法設(shè)定閾值，如圖5所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/165974.htm
由圖5可見，在檢測的過程中，必須要針對暗色缺陷和亮色缺陷在光纖端面包層內(nèi)外的不同分布，分別設(shè)定不同的閾值，否則會極大的影響檢測的精確度。需要注意的是，纖芯本身就是亮色的，所以亮色缺陷檢測過程中需要把纖芯忽略掉。
2．3．2 缺陷的判定
在光纖端面缺陷檢測中，既有不能接受的缺陷，也有可以接受的缺陷，對于崩缺、臟污、內(nèi)裂和劃痕這類缺陷顆粒，鑒定其能不能被接受就取決于它們的大小與長度。一般，評價它們的大小與長度主要是根據(jù)其費(fèi)雷特直徑(Feret Diameter)的大小。費(fèi)雷特直徑是一種常用的顆粒直徑表示方法，對于規(guī)則的球形顆粒，可以用“直徑”來精確描述其大小，但是絕大多數(shù)情形下顆粒尤其是劃痕的形狀都不是球形，用直徑表示顯然欠確切，也容易引起誤解。因此，表示顆粒大小引用“顆粒直徑”的概念。所謂顆粒直徑，即表示顆粒大小的“一因次”尺寸。“因次”又稱為量綱，是基本物理量的度量單位，例如長短、體積、質(zhì)量、時間等等。同一顆粒，由于應(yīng)用場合不同，測量的方法也往往不同，所得到的顆粒直徑的值當(dāng)然也不同，如：在顯微鏡下觀察到的是顆粒在與視線垂直的平面上的尺寸，篩分所得到的粒徑是篩孔尺寸，沉降所得到的是某種沉降特性相同的球形顆粒的直徑等。
本文的光纖端面缺陷機(jī)器視覺檢測中，二值化圖像后要測量的缺陷的費(fèi)雷特直徑即是在顯微鏡下與視線垂直的平面上的尺寸。任何一個不規(guī)則物體的費(fèi)雷特直徑都有大有小，通常所需要得到的是最大的費(fèi)雷特直徑，然后和檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，如果最大費(fèi)雷特直徑大于可以接受的缺陷顆粒直徑，則檢測不能通過。VBAI的功能非常強(qiáng)大，它提供了能夠直接測量最大費(fèi)雷特直徑(Max Feret Diameter)的函數(shù)，由此便可以方便快捷地測出各種缺陷顆粒的最大費(fèi)雷特直徑大小，包括線性特征的劃痕，劃痕的最大費(fèi)雷特直徑就是其長度。在VBAI的視覺助手函數(shù)模塊中有一個質(zhì)點過濾(Particle Filter)的子函數(shù)模塊，它可以設(shè)定一定范圍的最大費(fèi)雷特直徑值，然后將最大費(fèi)雷特直徑處于這個范
圍內(nèi)的缺陷顆粒都過濾掉，接著進(jìn)行判定，例如：在一個檢測區(qū)域內(nèi)，要求最大費(fèi)雷特直徑小于等于5μm的缺陷顆粒不能超過5個，并且無大于5μm的缺陷顆粒。利用公式(2)可以計算出，放大400倍后5μm轉(zhuǎn)換成像素值約等于7．559 pix。然后利用質(zhì)點過濾函數(shù)模塊，先將最大費(fèi)雷特直徑小于7.559 pix的缺陷顆粒濾去，用粒子分析(Detect Objects)函數(shù)模塊檢測顆粒的數(shù)量，如果檢測出有顆粒就判定不能通過；接著再利用質(zhì)點過濾函數(shù)模塊將最大費(fèi)雷特直徑大于7．559 pix的顆粒濾去，依舊用粒子分析函數(shù)模塊檢測顆粒數(shù)量，如果檢測出有大于5個顆粒就判定不能通過。
檢測完所有的區(qū)域后，調(diào)用VBAI里的設(shè)定整體檢測狀態(tài)(Set Inspection Status)函數(shù)模塊，里面有一個選項是“任何一個檢測步驟不能通過，則這個檢測不能通過(Fail if Any Previous Step Fails)”，把這個選項點選上，則前面任何一個區(qū)域的檢測不能通過的話，這個光纖端面的檢測就判定為不能通過，這樣就不會漏過任何一個不符合檢測要求的檢測區(qū)域了。
2．4 報表的生成
報表作為檢驗測試結(jié)果最直觀和最重要的憑證，是測試系統(tǒng)必不可少的組成部分。每個光纖端面檢測完成后都會產(chǎn)生許多數(shù)據(jù)，包括每個檢測區(qū)域缺陷的數(shù)量、大小等等。如果將這些數(shù)據(jù)指定文件路徑后自動導(dǎo)入到Excel或Word文件中，不僅可以提高整個檢測系統(tǒng)的自動化程度，還大大降低了測試人員的工作量。因此在程序的最后加上VBAI中的一個數(shù)據(jù)導(dǎo)出(Data Logging)函數(shù)模塊，將數(shù)據(jù)以Excel格式保存在本機(jī)電腦硬盤上或者將其上傳至FTP服務(wù)器中并保存起來，提高數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，方便隨時查看。
3 結(jié)論
本文結(jié)合圖像處理技術(shù)，根據(jù)采集的光纖端面圖像開發(fā)出了一套基于機(jī)器視覺的光纖端面缺陷檢測系統(tǒng)，經(jīng)過實驗證明，這個系統(tǒng)能夠高效率、高質(zhì)量的對光纖端面的缺陷進(jìn)行檢測與判斷，避免人工檢測帶來的操作失誤現(xiàn)象，極大地提高了檢測的可靠性。
除了本文中對光纖端面檢測的應(yīng)用外，借助紅外線、紫外線、X射線、超聲波等高新探測技術(shù)，機(jī)器視覺在檢測非可視物體和高危險場景時更具有其突出優(yōu)點。因此，機(jī)器視覺檢測將會成為越來越受歡迎的方案。
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