高精度针孔检测设备
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2023-01-16 16:23:45
尺寸检测是视觉系统最基础的功能之一，我们使用单相机尺寸检测、多相机尺寸检测的项目可以说是数不胜数，但同时满足高精度及高效率的多相机尺寸检测并非一件容易的事情。则完美的实现了多相机尺寸检测高效率高精度检测，满足锂电卷绕机的高速生产及高精度检测要求，为电池成型的安全性保驾护航。
要实现高精度、高效率的多相机尺寸检测，有三大核心步骤：
合适的光学方案
光学方案的好坏决定了整个视觉检测系统的成败。应对高精度、高效率的多相机尺寸检测场合，优异的光学方案自然是首要条件。我们对检测内容进行拆解，其主要要求是高精度与高效率，那么我们主要考虑的分别是帧率要多快、曝光方式是全局还是卷帘、像素当量选多大、过渡带有多少等。
首先帧率的选择，我们知道相机的帧率表示相机采集图像的频率，通常面阵相机用帧率表示，单位fps(fr ame Per second)，如30fps，表示相机在1 秒钟内最多能采集30 帧图像。帧率选择的主要依据是根据设备的生产速度要求，推算需要的相机每秒至少需要拍摄的次数，则可确定帧率要求。
有了帧率的数据之后，我们还要根据拍摄过程中被检测物的运动状态是静止的还是运动的来确定我们选用哪种曝光方式，卷帘快门的特征是逐行曝光，不适合拍摄快速运动的物体，而全局曝光在光圈打开后，整个芯片同时曝光，更加适合拍摄快速运动的物体。在满足了高效率方面的要求后，我们需要根据高精度进行光学方案的整体选择，保证像素当量满足最小检测精度要求，且整个光学方案的最终采集图像的过渡带尽可能的小。在卷绕机中，我们选择帧率高达60的全局曝光相机，结合红外光源，实现过渡带<3pixel，像素当量为0.04mm左右，满足高速高精度的检测要求。
光学方案
优异的算法
有了高质量的图片之后，高精度高效率的算法则有了更大的用武之地。南工业视觉检测平台搭载了优异的抓边算法工具，可实现亚像素级别的直线抓取，多达十余种检测参数，可灵活应对不同场景的直线检测参数设置。
扫描方向：点击切换方向，可对ROI中扫描线的扫描方向进行切换。
边缘极性：有任意极性、由暗到明、由明到暗三个选项，默认为任意极性。
调参建议：可以通过扫描方向和边缘极性2个参数相互设置，使ROI中直线在想要抓取检测出直线的位置。
采样次数：即ROI中扫描线的数量，默认30，范围为5-1000，值越大耗时越高。
梯度阈值：沿扫描线方向图像边缘宽度前后的边缘灰度值差异，默认30，范围为0-255。阈值设置太高，直线容易检测不到;设置太低，直线容易误抓边。
自适应梯度阈值：勾选自适应阈值，会自动根据抓取的直线进行阈值调整。
边缘宽度：沿扫描线方向检测梯度变化的宽度，范围为1-15。值越大，可以检测梯度变化的范围越宽，即可以抓取边缘过渡越缓慢的模糊边，但如果2个边缘离得太近，设置过大可能导致边缘丢失。
调参建议：梯度阈值和边缘宽度一般结合起来进行设置，对于边缘较清晰的图像，可以适当减小边缘宽度，防止抓边偏移;对于边缘过渡较缓慢的模糊边，可以适当增加边缘宽度。注意，在增加边缘宽度的同时也需要相应增加梯度阈值，否则容易出现误抓边。
滤波瓣宽：默认5，范围为1-20。其值越大，消除噪声干扰越强，但耗时也会相应增加。
剔除阈值：直线到想要剔除的点的距离，默认1000，范围0.1-1000。比如剔除设置为10，可以剔除掉所有抓取到的距离直线像素距离大于10的点，剔除的点为离群点，剩余的点为边缘点。
拟合方法：有Huber、Tukey、最小二乘和众数4种拟合方式，对边缘点进行直线拟合。其中最小二乘、Tukey受离群点的干扰较大，Huber优于最小二乘、Tukey，但离群点也对其存在影响，推荐使用众数拟合方式。
边缘敏感度(是否启用)：启用后会沿扫描线找到所有满足条件的边缘点再次进行筛选，影响耗时，一般不启用。
边缘模式：由第一条边和最强边两种模式选择。第一条边检测，沿扫描线方向梯度阈值变化满足条件第一条边;最强边检测，沿扫描线方向的梯度阈值变化最大的边缘点拟合为的直线。
角度范围：检测角度在角度范围中的直线，范围为-180到180，范围越大耗时越高。
线宽：扫描线和直线的宽度。
除了检测类参数，该平台还具有灵活的ROI设置功能，不仅可以跟随形状匹配等工具提供的相对坐标系，还可通过脚本工具生成特定ROI，实现在极小的波动范围内，精确的抓取每一条直线。如下图所示：假设现在需要检测三条直线，由于受到来料的影响，右侧黑色区域可能会出现干扰线，因此对内侧的抓边准确性要求极高。
此时，左侧相对固定的直线(隔膜)作为参考线，使用脚本工具首先生成对于中间(AT9)的检测ROI，然后根据AT9的检测结果，生成右侧(阴极)的检测ROI，实现对右侧(阴极)的精确检测，减少右侧黑色区域的干扰。
工业视觉检测平台
有了图像也有了算法，多相机间如何实现相机间的尺寸检测，并保持高效率的运行，工业视觉检测平台是我们的关键。通过平台软件，不仅可以实现多相机之间的数据计算，还可按照客户要求定制JOB界面(如下)。
总的来说，工业视觉检测平台有六大特点：强大的视觉算法工具、简单易用的编程形式、向导式标定、灵活的引用关系、丰富的逻辑控制工具及支持多种通讯方式。利用好这些工具与优势，可以使我们的工作事半功倍。
