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作品先容了产物表观缺陷呆板视觉正在线检测身手的环节中心单位部件,囊括缜密传输定位与运动管造、高速并行图像收拾、软件拓荒等实质。
《产物表观缺陷呆板视觉正在线检测身手及修造拓荒》一文由合肥工业大学仪器科学与光电工程学院卢荣胜教诲投稿分享,囊括自序、推敲布景、类型体系构成、成像身手及达成政策、环节中心单位部件、缺陷识别与分类、了局语、道谢几个片面。因为篇幅较长分为四篇公布,以下为第三篇:成像身手及达成政策。
拓荒一套高分率表观缺陷正在线节先容的高精巧度缺陷成像身手,以及迅疾成像创造缺陷和显微成像精准识别缺陷的身手等表, 还必需管理以下几个环节身手:缜密传输、定位及其运动管造身手,高速并行图像收拾体系构修,图像收拾、缺陷识别和分类算法,运转软件等。
正在缺陷视觉正在线检测体系中,上下料机构、缜密传输机构、定位机构与运动管造单位等是全体检测体系中极其苛重的片面,直接影响全体体系的检测机能。正如图11所示的手机显示屏背光模组表面缺陷检测体系,包罗了自愿上料、编码、瞄准、检测、分选、返修识别等几个片面,各个部位对被测工件确实定位和协同处事,本领保障检测的胜利举办。
传输单位的布局瞬息万变,常用的传输体例有圆皮带、平皮带、滑台、转盘、滚轮、滚柱、气浮等,如图11所示。圆皮带、平皮带大凡适合重量轻、幼零件的运载传输;滑台、转盘传输机构合用于多工位传输与定位;滚柱、滚轮和气浮传输适合大幅面零件的传输,如光伏薄膜、液晶屏基板玻璃的传输等。正在上述这些传输体系中,除气浮传输表,其它的根本上都是接触式传输;接触式传输容易出现接触性毁伤、杂质污染和基材变形等二次毁伤缺陷,这一点正在缺陷视觉检测体系安排中特别要属意。
对付洁净度条件极端高的局势,传输运载本事与机构的合理安排尤其苛重。比方液晶显示面板阵列段的玻璃基板、液晶阵列、彩色滤光片造程中的缺陷检测,对付幅面幼于6代线的低世代面板,因为重量轻,可能运用滚轮传输,但滚轮传输也是接触式传输,同样存正在污染和划伤等题目,所以大凡不必于承载6代线此后的高世代平板显示屏零件或组件。对付6代以上的液晶玻璃基板、滤光片、液晶模组等大幅面零件和组件,因为表面拥有超高光洁度,任何3μm以上的划痕和污物城市影响最终显示屏的显像质地并导致次品的出现,而最适当的计划是采用怒放式静压气浮非接触传输承载本事,图12为咱们拓荒的大幅面怒放式气浮传输机构,图12(a)为8.5代线玻璃基板缺陷检测气浮传输机构,图12(b)为6代线液晶阵列和滤光片缺陷检测气浮传输机构,图12(c)为气浮传输与撑持的布局道理。此中立式气浮传输片面幅面为2.5×10m,卧式气浮传输片面幅面巨细约为2×5m,被测玻璃基板与撑持表面的气浮间隙幼于50μm,扫描检测区域玻璃基板气浮振动安闲性优于0.1μm。
图像高速并行收拾速率断定了全体体系的检测效用,比方6代液晶屏坐褥线 s内杀青扫描检测经过,假设选用16 K 4线 bits·pixel-1,像元巨细为5 µm,散射与背光高速频闪扫描成像。按照采样定理,要检测10 µm巨细的缺陷,必需起码对应2个像素间距,因而选用10台相机同时扫描一行,云云检测一块玻璃基板正在10 s内须要收拾的图像数据量为220GB。对付这样宏伟的图像数据搜聚与及时收拾量,一台打算机很难杀青,可行的门径是采用打算机集群,召集大方的打算资源和存储资源酿成虚拟超等打算机,通过周围打算形式来达成。因而,可能采用FPGA图像搜聚与预收拾卡+多核CPU分散式机群的二级主从式并行收拾身手计划,或采用平淡图像搜聚卡+GPU多核收拾器+多核CPU分散式机群的三级并行收拾计划,如图13所示。正在这种收拾身手中,相机输出的图像先由图像预收拾卡分为2n块,因而每块卡只搜聚相应的1/2n图像(每每n取0、1或2),由FPGA图像收拾模块举办高速硬件预收拾(如傅里叶和幼波变换),然后再传给工控机CPU进一步收拾。
多级并行收拾的最底层是集成有图像搜聚卡分散式机群,掌握搜聚相机传来的图像,并举办分块和预收拾,以提升收拾速率和减轻后面收拾单位的承当。分散式机群由多台工控机通过高速千兆收集链接起来,每个工控机中安设一个图像搜聚预收拾卡举办图像搜聚和预收拾。多级并行的中央层是多核CPU,推行的是中粒度打算,收拾算法中逻辑较强的片面以及算法中不行并行推行的片面。正在图13(a)6代线液晶阵列和彩色滤光片缺陷检测体系中,咱们采用了12台CPU构成的FPGA图像搜聚与预收拾卡+多核CPU分散式机群的二级主从式并行收拾身手计划,保障了收拾速率的及时性。
正在今世造功课中,视觉检测身手被平凡使用于产物格地管造和表观缺陷检测。然而,因为分别行业和产物的额表性,每个视觉检测体系都须要定造化拓荒。从软件工程和修造定造化的角度来看,产物表观缺陷视觉正在线检测修造软件拓荒面对以下难点:(1)软件与硬件的协同拓荒:产物表观缺陷视觉检测修造每每由软件和硬件片面构成,而软件和硬件的拓荒须要慎密谐和。软件拓荒职员须要与硬件工程师密契团结,了解硬件修造的个性和束缚,以确保软件与硬件的优良配合和互相兼容性。
通过插件化拓荒本事,可能容易达成产物表观缺陷视觉正在线检测修造的定造化软件拓荒。每个功用模块或算法都可能举动一个独立的插件,容易天真地增添、删除或交换功用,以满意分别客户的需求。同时,插件化拓荒也提升了体系的可扩展性、可维持性和重用性,下降了拓荒和维持的难度。简直设施如下:(1)需求判辨:与客户团结,细致剖析他们的检测需乞降定造化条件。确定须要达成的功用和特定的检测算法。
基于插件化思思的dataflow图形化软件拓荒本事将插件化和dataflow两种观念维系起来,其长处正在于(1)天真性和可扩展性:基于插件化思思,体系可能按照定造化需求天真增添、删除或交换功用模块,具备高度的可扩展性和天真性。(2)可视化拓荒:运用图形化器械举办拓荒,无需编写大方的代码,下降了拓荒的庞杂度,提升了拓荒效用。(3)易于了解和维持:图形化数据流图和独立的插件安排使得软件的了解和维持尤其直观和容易。简直的拓荒设施如下(1)需求判辨:与客户显着定造化需乞降功用条件,剖析检测算法和数据收拾流程。
(2)数据流图安排:运用dataflow图形化器械,如LabVIEW、Simulink等,安排全体体系的数据流图。将分此表功用模块和算法以图块的式子表现,并通过数据线)插件化架构安排:将每个功用模块和算法安排为独立的插件,每个插件掌握一个特定的工作或功用。插件可能天真地增添、删除或交换,以满意定造化需求。
(1)插件安排:按照需求,安排各个功用模块的插件,比方相机/搜聚卡插件、算法插件、电机/推行机构插件、通用的I/O插件,AD(模数和数模)转换插件等。每个插件掌握一个特定的工作或算法,并拥有输入输出接口、参数修设和算法逻辑。(2)插件处置器:达成一个插件处置器,用于加载和处置各个插件。它供应插件的注册、刊出、启动和阻滞等功用,并收拾插件之间的依赖干系。比方,图像预收拾插件恐怕须要正在特质提取插件之前推行。
通过上述框架,可能达成一个基于插件化思思和dataflow图形化软件工程的产物表观缺陷视觉正在线检测软件。拓荒职员可能按照需求安排分此表插件,如图像预收拾插件用于去噪、尺寸归一化等,特质提取插件用于提取环节特质,分类器插件用于举办缺陷分类等。这些插件可能通过插件处置器举办注册、加载和处置,并通过数据流处置器达成数据的滚动和贯串。用户可能通过界面处置器举办参数修设和结果映现。
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