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基于線掃描相機(jī)的表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)

2022-11-10 14:28:10 精質(zhì)視覺(jué)

　　表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)也叫表面質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)或者表面質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備。

　　應(yīng)用的領(lǐng)域十分的廣泛，我例舉一下最主要的應(yīng)用領(lǐng)域吧，鋼鐵冶金，有色金屬加工，高精銅板帶，鋁板帶，鋁箔，不銹鋼制造，電子素材，無(wú)紡布，織物，玻璃，紙張，薄膜。

　　表面檢測(cè)的市場(chǎng)是十分巨大的，簡(jiǎn)單舉個(gè)例子，拿一個(gè) 年產(chǎn)量在1000萬(wàn)噸的鋼鐵公司來(lái)說(shuō)，這家公司的可利用表面檢測(cè)設(shè)備的市場(chǎng)大概為1.5~2億人民幣。

　　為什么要使用表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)呢?

　　–保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善生產(chǎn)工藝，減少人工成本

　　線掃描表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)主要構(gòu)成：

　　視覺(jué)采集部主要包括線陣相機(jī)，鏡頭，光源，圖像采集卡。

　　系統(tǒng)支架部分包括：相機(jī)支架，光源支架，和操作臺(tái)支架。

　　電氣部分(通信/控制部)包括編碼器，運(yùn)動(dòng)控制卡或者PLC，也有可能會(huì)有馬達(dá)等。

　　其他：各種電線電纜，CL線啊，電源線啊，各種SMPS啊，照明控制器啊等等。

　　還有PC。

　　簡(jiǎn)單介紹下主要配件：

　　線掃描相機(jī)

　　一般主流的分辨率為1024，2048，4096，6144，8192，12288，16384

　　最重要的是分辨率和相機(jī)的行頻。

　　說(shuō)到行頻就肯定和接口有關(guān)系了，接口主要有RS接口，LVDS，Channellink(這幾種目前幾乎都不用了)，目前主流GIGE，Cameralink(標(biāo)準(zhǔn))，1394，還有各種高速接口，HSlink，coaxlink等等。

　　主要的區(qū)別就是在數(shù)據(jù)的傳輸量和傳輸距離上(希望有群友搞下這些傳輸線的對(duì)比圖)。

　　相機(jī)的輸出形式好像在另一帖子也有描述，這里就不多講了。

　　相機(jī)的觸發(fā)模式主要是內(nèi)觸發(fā)和外觸發(fā)，在表面檢測(cè)應(yīng)用時(shí)幾乎都采用外觸發(fā)，通過(guò)外部編碼器的脈沖控制相機(jī)的掃描頻率。

　　相機(jī)最大行頻計(jì)算：　最大行頻=datarate/相機(jī)分辨率

　　舉例說(shuō)明，相機(jī)datarate為80Mhz，像素為4096×1　那么行頻=80M/4096=19000行/秒

　　此相機(jī)最高速度可以采取19000行每秒

　　lineperiod的計(jì)算：　1秒/最大linerate(19000)=　53us

　　意思是相機(jī)掃描一條線需要大概53us(最大行頻情況下)

　　關(guān)于相機(jī)視野(FOV)的計(jì)算，這個(gè)在鏡頭選型的帖子中也有體現(xiàn)

　　視野(FOV)=　像元大小×像元個(gè)數(shù)×WD(工作距離)/FL(鏡頭焦距)

　　圖像采集卡：我理解的采集卡主要是用來(lái)收集數(shù)據(jù)，控制相機(jī)的，圖像采集卡的最大數(shù)據(jù)采集量要大于相機(jī)的最大datarate.

　　鏡頭：主要是根據(jù)視野和相機(jī)接口來(lái)選擇，這里不多講了。焦距長(zhǎng)景深就深。接口主要是F和C，nikon和轉(zhuǎn)的。

　　光源：線掃描光源也有很多種，高頻熒光燈，鹵素?zé)簦逇鉄?，小顆粒密集LED，大顆粒單排LED，小顆粒高亮度LED，激光光源。　目前的主流還是LED，比較重要的參數(shù)就是lux和壽命，LED都是高頻的，不用擔(dān)心頻率不夠會(huì)導(dǎo)致取像的每條線亮度不均。

　　光源的打光方式有很多種，在以前的文章已經(jīng)介紹。打光方式主要和檢測(cè)缺陷的對(duì)象有關(guān)系。缺陷有凹凸的情況出現(xiàn)時(shí)得需要暗場(chǎng)(漫反射)，還和被測(cè)產(chǎn)品的透射率有關(guān)，對(duì)于透射率高于80%的只能有透過(guò)光。

　　系統(tǒng)支架就不做多介紹了，但是要保證精度。相機(jī)和光源的支架也可以選擇通過(guò)馬達(dá)來(lái)控制。

　　運(yùn)動(dòng)控制方面：如果上位通信多的情況可以采用PLC，通信少的情況可以使用一般的數(shù)字i/o處理。

　　PC的選擇，工業(yè)電腦，server和一般組裝PC，我們現(xiàn)在用一般組裝電腦，因?yàn)樵诰S修的時(shí)候工業(yè)電腦的應(yīng)對(duì)時(shí)間很慢，沒(méi)辦法，使用組裝電腦的話如有配件損壞可以及時(shí)維修。電腦性能的選擇和所處理影像的量和軟件的計(jì)算量有關(guān)系，也不多講了。

　　編碼器：編碼器通過(guò)采集生產(chǎn)線的速度獲得電子脈沖傳送給采集卡或者直接至相機(jī)，然后相機(jī)通過(guò)脈沖控制掃描量。

　　一般編碼器采取的信號(hào)是linedriver信號(hào)，一般TTL信號(hào)，如果是多目相機(jī)的話可以使用脈沖分配卡，將獲得的脈沖信號(hào)重新發(fā)給各個(gè)相機(jī)，主要的信號(hào)種類有TTL，ITTL，DIfferentioal。

　　拿光圈編碼器為例，一般安裝在生產(chǎn)線的輥?zhàn)由希佔(zhàn)記](méi)轉(zhuǎn)一圈，編碼器產(chǎn)生固定的脈沖，然后相機(jī)依靠脈沖取像。

　　主流的幾家線掃描和采集卡制造商都有控制行頻的功能

　　如euresys的　linepitch，　encoderpitch功能。

　　dalsa的　shaft　encoder功能

　　basler的　prediver，multiply，postdiver功能

　　都是通過(guò)對(duì)編碼器的脈沖進(jìn)行除法和乘法獲得新的脈沖值控制相機(jī)的掃描頻率。

　　再就是軟件方面了，這個(gè)也沒(méi)啥講的，每家公司的軟件都不同。

　　做表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)必須了解的幾個(gè)參數(shù)

　　1、被測(cè)產(chǎn)品最大生產(chǎn)速度

　　2、被測(cè)產(chǎn)品寬度

　　3、需檢測(cè)最小缺陷大小

　　其他：產(chǎn)品特性(厚度，透光率)，生產(chǎn)環(huán)境，安裝位置等

　　表面檢測(cè)設(shè)備的重要參數(shù)

　　檢測(cè)率，分類率，便利性，配件壽命。

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