摘要：在玻璃生產(chǎn)過程中，為了自動檢測玻璃質(zhì)量，通常會以機(jī)器視覺法檢測生產(chǎn)線中的玻璃缺陷。圖像采集是視覺檢測過程中的重要環(huán)節(jié)，而此環(huán)節(jié)中的差異化光照方式會對圖像采集質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，為了保證玻璃檢測效果，防止檢測環(huán)節(jié)受到不良光照效果的影響，需要在玻璃質(zhì)量在線視覺檢測系統(tǒng)當(dāng)中對光源實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，確保視覺檢測系統(tǒng)可對玻璃多種裂痕實現(xiàn)充分識別。為此，本文結(jié)合光源在在線視覺檢測系統(tǒng)中的作用，深入探索玻璃質(zhì)量在線視覺檢測系統(tǒng)光源的設(shè)計。

　　關(guān)鍵詞：玻璃質(zhì)量;在線視覺檢測系統(tǒng);光源

　　1 前言

　　通過在線視覺檢測系統(tǒng)檢測玻璃質(zhì)量，需要對玻璃圖像進(jìn)行拍攝，而光源系統(tǒng)會對圖像中呈現(xiàn)的玻璃合格部分及缺陷部分產(chǎn)生直接影響。為了有效提升玻璃質(zhì)量檢測水平，有必要對玻璃質(zhì)量在線視覺檢測系統(tǒng)進(jìn)行光源設(shè)計，在優(yōu)質(zhì)光源系統(tǒng)支持下，攝取符合拍攝要求的優(yōu)質(zhì)玻璃圖像，實現(xiàn)多種類型玻璃裂痕的全面、準(zhǔn)確檢測。

　　2 光源在在線視覺檢測系統(tǒng)中的作用

　　玻璃生產(chǎn)過程中，在線檢測系統(tǒng)實際監(jiān)測水平會直接影響玻璃產(chǎn)品最終生產(chǎn)質(zhì)量，而將機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)應(yīng)用到玻璃生產(chǎn)線當(dāng)中，不僅有助于解放人力，還可提升檢測準(zhǔn)確性，屬于一種安全、可靠、無接觸、無損傷的檢測方法，非常適合應(yīng)用在環(huán)境相對惡劣或者復(fù)雜的生產(chǎn)現(xiàn)場。[1]在線視覺檢測系統(tǒng)設(shè)置的工業(yè)接口屬于通用性質(zhì)，因此可移植、可通用。此系統(tǒng)通過攝像機(jī)拍攝圖片替代人眼識別，可通過合理、精準(zhǔn)的參數(shù)設(shè)計，自動、高效、精準(zhǔn)地實現(xiàn)監(jiān)測，同時進(jìn)行科學(xué)分析。玻璃材質(zhì)相對特殊，因此需要拍攝條件滿足更多需求，那么圖像采集系統(tǒng)應(yīng)用中要獲得優(yōu)質(zhì)玻璃圖片，需要重點進(jìn)行光源系統(tǒng)設(shè)計，促使視覺檢測系統(tǒng)在運行中最大限度提升檢測準(zhǔn)確率。正常情況下，既有所用光源系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)置好的照明方式可以滿足圖片拍攝要求，且能夠比較明晰地呈現(xiàn)出玻璃氣泡、裂痕、雜質(zhì)等缺陷。[2]拍攝過程中會受到受力方位、深度等因素影響，使裂痕在照片中表現(xiàn)出不一樣的形態(tài)。不同的光源系統(tǒng)以及所使用的差異化照明方式，會對裂痕成像質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，所以需要在對玻璃質(zhì)量實現(xiàn)在線視覺檢測過程中，對相關(guān)檢測系統(tǒng)充分做好光源設(shè)計。

　　3 玻璃質(zhì)量在線視覺檢測系統(tǒng)光源的設(shè)計

　　本文基于玻璃生產(chǎn)線速度、鏡頭現(xiàn)場、攝像機(jī)掃描頻率等相關(guān)參數(shù)，仿真生產(chǎn)線建立玻璃質(zhì)量檢測系統(tǒng)，通過設(shè)置差異化實驗條件，對各自條件下生產(chǎn)線玻璃狀況進(jìn)行圖片拍攝，經(jīng)后續(xù)處理與自動分析，最終得到多種差異化檢測結(jié)果[3]。經(jīng)實驗證明，文中基于各項參數(shù)模擬構(gòu)建的玻璃生產(chǎn)線檢測系統(tǒng)和所設(shè)置的光照方式，都可以滿足玻璃質(zhì)量檢測要求。

　　3.1 檢驗系統(tǒng)設(shè)計

　　基于不同的光源、視覺攝像機(jī)還有玻璃三者的相對位置，區(qū)別呈現(xiàn)出兩種差異化照明方式，一種是正光源方式，另一種是背光源方式。在第一種方式下，攝像機(jī)、光源以及玻璃同在一側(cè);在第二種方式下，玻璃居于中間，攝像機(jī)和光源分別分布在其兩側(cè)。[4]具體位置可見圖1。

　　3.1.1 正光源方式下的測試分析

　　在此方式下，需要先適當(dāng)調(diào)整光源以及攝像機(jī)之間的相對角度，同步實現(xiàn)差異化參數(shù)設(shè)置。基于玻璃材質(zhì)具備的特殊性，此方式下很容易出現(xiàn)局部不清晰或是反光情況。比如，在拍攝玻璃圖像的過程中出現(xiàn)反光情況，可能會導(dǎo)致部分缺陷圖像丟失，即便后續(xù)經(jīng)過處理也不能改良圖片質(zhì)量，也就不能對相應(yīng)部分的裂痕實現(xiàn)有效檢測，在這種情況下會導(dǎo)致出現(xiàn)漏檢問題。之后，研究當(dāng)中一定程度的調(diào)低光源亮度，這可對上面的問題加以改善，不過所攝取的圖片中整體灰度值沒有發(fā)生較大變化，依舊不能對玻璃裂痕進(jìn)行清晰的區(qū)分。這類圖片在后期處理期間，有可能誤將非缺陷顯示誤提取為缺陷，進(jìn)而引發(fā)誤檢，將無缺陷產(chǎn)品列入廢品類型，造成資源浪費，且會增加生產(chǎn)成本。

　　3.1.2 在線視覺檢測系統(tǒng)設(shè)計

　　根據(jù)3.1.1的分析，對玻璃進(jìn)行在線視覺檢測過程中，更適合通過背光源方式拍攝玻璃圖片。為此，文章重點基于背光源方式進(jìn)行一系列設(shè)計及研究。在背光源條件下，所設(shè)計系統(tǒng)可見圖2，整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括了采集系統(tǒng)、處理系統(tǒng)，而采集系統(tǒng)又涵蓋了光源系統(tǒng)、工業(yè)攝像系統(tǒng)還有模擬生產(chǎn)線。

　　3.2 背光源照射方式下的設(shè)備參數(shù)

　　在背光源照射條件下對光源照度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在對玻璃表面進(jìn)行測試期間，將光源照度調(diào)整至6 600～6 800 lx區(qū)間，此時可獲得最佳拍攝效果。所以，光源照射度調(diào)整這一區(qū)間內(nèi)固定不變，同步對攝像機(jī)作出一定調(diào)整，使光源與玻璃在多種差異化角度下實現(xiàn)研究試驗與分析。在此實驗測試環(huán)節(jié)，玻璃生產(chǎn)線始終勻速，系統(tǒng)所設(shè)線性掃描攝像機(jī)始終維持相同行頻。在實驗過程中，為了防止光源波長對圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響，所設(shè)計的光源系統(tǒng)需要對光源波段進(jìn)行合理化選擇，以確保圖像傳感器具備良好的響應(yīng)效果。結(jié)合線性攝像機(jī)當(dāng)中CCD傳感器涉及的光譜響應(yīng)情況，可發(fā)現(xiàn)波長保持在630～760nm區(qū)間內(nèi)時傳感器響應(yīng)值比較高，且有良好的穩(wěn)定性，因此，光源系統(tǒng)將光源波長區(qū)間設(shè)計在630～770nm區(qū)間。[5]

　　3.3 背光源照射方式下的相對位置角度

　　在背光源照射方式下，光源系統(tǒng)中的玻璃、攝像機(jī)和光源相對角度主要可以保持三種位置關(guān)系。為此，本文針對兩種裂痕拍攝質(zhì)量，對這三種位置關(guān)系加以對比并分析，選出和生產(chǎn)線實踐要求最相符的光源系統(tǒng)。本研究使裂痕深度、玻璃截面保持差異化相對位置，進(jìn)而將玻璃裂痕分成兩種類型：①玻璃切割面和裂痕深度兩方向不平衡且保持任意角度;②玻璃切割面和裂痕深度保持平行方向。根據(jù)有關(guān)理論和實踐，分別列出三種差異化位置關(guān)系，分析各關(guān)系下兩裂痕所攝圖片受到怎樣的影響，經(jīng)后續(xù)處理，對缺陷尺寸加以計算，對缺陷位置加以分析。

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