摘要：本文主要简要分析了系统的总体设计及特点，然后针对系统的硬件条件，从供料器、传送装置、马达、相机、光源、电磁阀的选择及特点与用途四个方面进行阐述，最后对软件设计功能进行了概述说明。
关键词：外观检测分选机；电气控制系统；相机；光源；图像处理；程序设计
引言
目前随着元件微小型化的普及，需求量的急剧增加，并且客户对元件的外观要求也越来越严格，导致传统依靠人工目测来分选元件表面缺陷的弊端凸显出来。例如：人工目测分选会存在视觉疲劳易导致漏选错选，速度慢、效率低，人工成本高，员工管理难的等一系列的问题。基于这种情况下，市场需要一款对这种微小型元件的外观缺陷检测设备。外观检测分选机（以下简称外检机），一个人可以同时兼顾多台外检机，不存在视觉疲劳，设备的稳定性、可靠性远远高于传统的人工检测。这种设备完全替代了传统的人工检测缺陷的工序，目前市场对外检机需求量也很大。
1系统总体设计与结构特点
对于外检机整个系统而言，主要由供料，传送，检测，分选几大部件构成
1.1供料部分：包含振动器、补料装置、圆盘和直线轨道等几大块，补料装置一次性可放置十万甚至几十万的电子元件，减少人员在工作过程中的补料次数，圆盘起到一个缓冲排料的过程，将元件由圆盘排料导引至直线轨道，接着进入玻璃盘传送装置。
1.2传送部分：玻璃盘作为传送载体，是由马达带动旋转，起到一个传送的作用，使用玻璃盘可以兼顾元件底部检测，光源也可以透过玻璃投射到元件底部表面，相机也可以透过玻璃直接获取元件底部的影像，在打光和影像方面都很方便；马达作为动力部分可以精准稳定的控制玻璃平台运转及反馈位置信息。
1.3检测部分：是由相机，光源，工控电脑几部分硬件构成，检测系统通过这些硬件来完成对元件每个面的图像采集并对采集到的图像进行缺陷检测，根据综合检测结果来判断元件是否有缺陷。
1.4分选部分：由吹料部分和收料仓构成，吹料部分使用电磁阀动作控制吹气实现，将元件分类从玻璃盘吹至对应的收料仓内，收料仓分良品仓，不良品仓，重测仓。
2系统的硬件设计
2.1供料部分使用进口供料器，由于进口震动体震动时电磁干扰部分处理很好，对机台干扰影响可以忽略，同时供料速度快，震动平稳、稳定，出料均匀，元件在出料口摆动小，为后续运作提供优良的供料条件。同时设备在运行过程中，振动盘卡料是需要人员辅助处理，所以供料器的稳定性就显得尤为重要，选择好的供料器，可以减少设备运行的卡料故障率，提升设备的工作效率。
2.2 传动部分使用的是带编码器反馈的马达和高清晰高水平平整度玻璃盘组合传动。
2.3相机是使用30万像素高帧率千兆网德国进口相机，全局采图，速度快，影像清晰，在运动过程中采集的图像不会出现拖影现象；光源控制器使用的是国内专业的光源制造厂商提供的增量型频闪光源控制器，频闪控制稳定，操控方便，控制光源亮度稳定，可以通过Rs485通讯寻址方式对各个控制器进行参数设置，如设置亮度和时间参数，扩展性好。外剑机光源的选择我们是根据不同的产品和不同缺陷需求定制专用光源，为系统检测缺陷提供优良的原始图像。
2.4元件分仓电磁阀使用的是进口超高速电磁阀，毫秒级响应速度，具有动作稳定，可靠性强，使用寿命长的优点。这样可以保证小元件在高速运动过程中也能准确的被吹到仓内，保证分选的准确性与稳定性。另外工控机我们选择的是Intel高性能处理器为图像高速处理的核心部件。确保外观检测系统在运行过程中有足够的硬件及软件支持，可以保证系统正常运行。
3系统软件设计
外检机图像系统我们是基于.Net平台下VS2010 C#编程软件结合EmguCv图像库开发出的一套外观缺陷检测系统。另外外检机系统还包括运动控制，相机控制，IO控制等相关的自动化应用程序开发部分。
系统的主程序流程图如图1所示：
图1 主程序流程图
主程序流程图是总结了外检机系统的工作流程及程序架构。
进入系统后会程序会自动进行一次初始化操作，然后相机进入连续采图模式，可以实时显示图像。在正常生产运行前，要加载数据文件，点击生产运行按钮，然后相机进入硬件触发模式，接着自动启动马达带动玻璃盘转动，供料机构开始供料，元件从供料机构传送到玻璃盘经过光纤标记后，依次到上视相机，下视相机，内视相机，外视相机，前视相机，后视相机进行拍照检测，最后根据元件在各个相机检测的结果来判断好坏，如果全部OK则位良品，如果有一个NG则为不良品，最后根据检测结果来决定是在良品仓吹料或是在不良品仓吹料，又或者其它原因需要重测被吹至重测仓。
对于新的元件数据，是需要针对元件做参数调整的。本系统提供两种参数调整方式，截图测试方式、模拟测试方式。截图测试方式：是在生产过程中每个相机保存100张图片，然后针对每个相机的图像进行参数调整，实时查看的相应的检测信息；模拟测试方式：是将硬盘上的图像载入内存，模拟生产运行，对每张图进行处理，得到检测结果后统计出元件每个面的合格率、不良率等信息，同时也可以对每张图进行参数调整，查看实时检测结果信息。
至于其它模块[监控信息]主要显示正常生产的一些计数信息、报警信息、各相机检测结果分类信息、IO状态信息；[运动部分]主要是控制传送装置运动及IO控制，方便客户调试；[图像部分]主要是对各个相机的相关参数进行设置，同时也可以对相机的光源亮度进行调节；[参数设置]是对各个相机检测元件表面的缺陷的检测方法参数进行设定。其中包括对检测区域的添加和删除，对检测方法进行添加、删除、设定等操作；[模拟检测]主要是对已存的图片进行模拟运行测试，得到检测结果，同时也可用来做参数调试用；[机器参数设置]主要设置马达一些运动参数，分选机构的位置参数及各个相机的位置和相关参数。
结语
综上所述，我们可以基本了解到该外检机的各部分的主要结构以及其所实现的相关功能，并且基于外检机的工作流程体现了该系统在运行时的工作逻辑。
参考文献：
[1] 黄楚然.基于机器视觉的工件外观检测系统[J].工业控制计算机，2016，29（9）：66-67.
[2] 刘建峰，李承峰.基于机器视觉的IC芯片外观检测系统[J].电子制作，2015（15）：77-78.
[3] 段铮昱，文生平.基于机器视觉的电子产品外观表面缺陷检测方法研究[J].计算机测量与控制，2014，22（4）：1009-1011.
[4] 王恒迪，郝琳博，杨建玺，et al.轴承外观缺陷检测系统的设计与实现[J].现代制造工程，2018，No.452（05）：162-167.
论文作者:唐忠辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/30
标签：元件论文; 相机论文; 光源论文; 缺陷论文; 系统论文; 外观论文; 图像论文; 《基层建设》2019年第6期论文;