PCB行業早(zao)期生產(chan)(chan)設備的(de)檢(jian)測(ce)方(fang)式是通過人(ren)工(gong)目測(ce)加人(ren)工(gong)記錄的(de)方(fang)式，這種(zhong)方(fang)法效(xiao)率(lv)差，極容易(yi)(yi)誤判漏判，導(dao)致產(chan)(chan)能(neng)嚴重受(shou)限。檢(jian)測(ce)時需高強度光源(yuan)照亮(liang)產(chan)(chan)品(pin)，人(ren)員(yuan)在光源(yuan)旁操(cao)作容易(yi)(yi)對(dui)眼睛造(zao)成不可逆的(de)傷(shang)害。因此近年來(lai)引(yin)入(ru)機器(qi)視覺檢(jian)測(ce)的(de)方(fang)式，提高檢(jian)測(ce)效(xiao)率(lv)并且保護操(cao)作人(ren)員(yuan)的(de)安全。此案例實(shi)現對(dui)PCB產(chan)(chan)品(pin)初組裝(zhuang)以及最終組裝(zhuang)兩個工(gong)序后的(de)產(chan)(chan)品(pin)進行缺(que)陷(xian)檢(jian)測(ce)和讀碼獲取產(chan)(chan)品(pin)信(xin)息(xi)，當產(chan)(chan)品(pin)NG時報警(jing)。每(mei)次(ci)視覺檢(jian)測(ce)完成后給(gei)出檢(jian)測(ce)結果，與產(chan)(chan)品(pin)信(xin)息(xi)一(yi)起同步上傳至客戶(hu)信(xin)息(xi)系統。

初組裝PCB板圖

• 檢測(ce)完成后將產(chan)(chan)品(pin)信息以(yi)及檢測(ce)結(jie)果發送客(ke)戶系(xi)統中，并根據產(chan)(chan)品(pin)判(pan)斷結(jie)果控(kong)制結(jie)果燈報警以(yi)及皮帶線運動(dong)至下一生產(chan)(chan)環節。

b)  產(chan)(chan)品(pin)最終組(zu)裝后檢測(ce)內容：檢測(ce)產(chan)(chan)品(pin)側面金(jin)屬平面是否(fou)有黑色泡棉以及白色膠體；讀取產(chan)(chan)品(pin)信息。

• 有黑色(se)泡(pao)棉以及白色(se)膠(jiao)體(ti)則(ze)為(wei)不合格(ge)。黑色(se)泡(pao)棉為(wei)下圖綠色(se)框所示(shi)區(qu)(qu)域，白色(se)膠(jiao)體(ti)為(wei)下圖黃色(se)框所示(shi)區(qu)(qu)域。

• 產品讀碼區域(yu)為下圖所示紅色框所示區域(yu)。

PCB板最終組裝后產品側面圖

• 檢(jian)測(ce)(ce)完成后將產品信息以及檢(jian)測(ce)(ce)結(jie)果發送客(ke)戶系統中，并(bing)根據產品判斷結(jie)果控制結(jie)果燈報(bao)警(jing)以及皮帶線運(yun)動。

（2）  客(ke)戶痛(tong)點或問題

    ;a)  初(chu)組裝產(chan)(chan)品檢測時不(bu)同種類產(chan)(chan)品的產(chan)(chan)品信息條(tiao)(tiao)碼顏(yan)色不(bu)同，造成(cheng)同一打光(guang)條(tiao)(tiao)件(jian)下，不(bu)同產(chan)(chan)品二維碼穩定讀取(qu)效(xiao)果難以兼(jian)容。

    b)  初組裝產品檢(jian)測時視野(ye)范圍較大，插口附近特征點較雜亂，缺(que)陷檢(jian)測本身(shen)難度較大的(de)同時需(xu)兼容較小二維碼讀取(qu)。

    c)  最終組裝產品(pin)檢測(ce)時黑色泡棉與背景(jing)成像灰度特征相似，較難識別。

4.  方案描述(shu)

（1）  海康智能工業相機項目配單表及數據

（2）  方案示意圖

架設示意圖

實際架設圖

（3）  方案(an)思路(lu)描述

    a)  初組裝環節產品(pin)檢測:

• 使用VisionMaster算法開發軟件中的(de)形態學處理模塊，對產品插(cha)線(xian)排檢測區域進行局部膨脹腐蝕操作，將插(cha)線(xian)排與產品板身基(ji)準(zhun)線(xian)對比度增加以及(ji)識別(bie)區域面積增加，使直(zhi)線(xian)查找(zhao)模塊識別(bie)基(ji)準(zhun)線(xian)更(geng)加穩定，防止檢測過程誤識別(bie)直(zhi)線(xian)導致(zhi)插(cha)線(xian)排角度識別(bie)誤判。

• 使用紅光(guang)環(huan)形光(guang)源進行打光(guang)測(ce)試以達到最優(you)效果，使不同產品(pin)上不同顏色二維碼都可穩定識別。

檢測方案思路流程圖

   b)  最(zui)終組裝(zhuang)(zhuang)包裝(zhuang)(zhuang)后產(chan)品檢(jian)測：

• 使(shi)用圖(tu)(tu)像增強使(shi)白色膠體以及黑(hei)(hei)色泡棉(mian)在圖(tu)(tu)像中與背景灰度值差(cha)變大，防止黑(hei)(hei)色泡棉(mian)出現(xian)誤(wu)判。

• 使用白(bai)色面光使打(da)光更為均(jun)勻(yun)，能獲取(qu)質量較高(gao)的圖像。

（4）  搭建(jian)與調試

    a)   硬件搭(da)建及軟(ruan)件調試整體流(liu)程(cheng)：

安裝光(guang)源、相機(ji)及工控(kong)機(ji)至工位預先規劃位置(zhi)。安裝鏡頭至相機(ji)并連接(jie)(jie)各硬(ying)件(jian)間線纜(lan)，相機(ji)IO輸(shu)出連接(jie)(jie)產品狀態(tai)指示(shi)燈。

系統上電，并在拍攝視野(ye)中放置一個檢測產(chan)品，使用MVS調節(jie)相機參數(shu)調節(jie)圖像質量，聚焦至檢測平面。

使用(yong)VM搭建算(suan)法(fa)流程及(ji)方案，與(yu)客(ke)戶系統(tong)(tong)通(tong)信，并拍攝實際產品測試算(suan)法(fa)檢測效(xiao)果以及(ji)整(zheng)個(ge)視覺系統(tong)(tong)方案聯(lian)通(tong)狀態。最終(zhong)調整(zheng)至方案運行穩(wen)定，保存(cun)方案。

    b)   軟(ruan)件算法調試細節：

初組(zu)裝產(chan)(chan)(chan)品(pin)：先使用(yong)“形態學處理”將(jiang)初組(zu)裝產(chan)(chan)(chan)品(pin)上(shang)基(ji)(ji)準線(xian)區域(yu)突出，多(duo)次細微調(diao)整(zheng)，尋找(zhao)(zhao)合適的參數(shu)使基(ji)(ji)準線(xian)明(ming)顯(xian)且不移位；再使用(yong)“直(zhi)線(xian)查找(zhao)(zhao)”查找(zhao)(zhao)基(ji)(ji)準線(xian)位置，并使用(yong)“線(xian)線(xian)測(ce)量”檢測(ce)兩基(ji)(ji)準線(xian)之間夾角(jiao)大小；同時使用(yong)“二(er)維碼(ma)識(shi)別”讀(du)取產(chan)(chan)(chan)品(pin)信息；最后將(jiang)產(chan)(chan)(chan)品(pin)識(shi)別結果以及產(chan)(chan)(chan)品(pin)信息發(fa)送給客戶系(xi)統(tong)以及結果顯(xian)示燈。

初(chu)組裝(zhuang)后產品檢測調試(shi)

最(zui)終(zhong)組裝(zhuang)(zhuang)后產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)：先使(shi)用(yong)“圖(tu)像增(zeng)強(qiang)”以及(ji)“形態學處(chu)理”將(jiang)(jiang)最(zui)終(zhong)組裝(zhuang)(zhuang)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)上黑色泡(pao)棉以及(ji)白色膠(jiao)體(ti)與背(bei)景灰度差調(diao)大，參(can)數需(xu)多次細微調(diao)整(zheng)，尋找(zhao)合適(shi)的參(can)數使(shi)黑色泡(pao)棉識(shi)(shi)別(bie)穩定；再使(shi)用(yong)“BLOB分析”檢測(ce)膠(jiao)體(ti)及(ji)泡(pao)棉位置(zhi)；同時(shi)使(shi)用(yong)“條碼識(shi)(shi)別(bie)”讀(du)取產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)信息；最(zui)后將(jiang)(jiang)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)識(shi)(shi)別(bie)結(jie)果以及(ji)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)信息發送給客戶系統以及(ji)結(jie)果顯(xian)示燈。

最終(zhong)組裝產(chan)品檢(jian)測調試

（5）  項目難點及解決(jue)方案描(miao)述

難點1：客戶現場的初組(zu)裝產(chan)品種(zhong)類多，二維碼(ma)顏色不(bu)一致(zhi)，導致(zhi)讀(du)碼(ma)時使用普通(tong)白光光源補光效果不(bu)佳，個別種(zhong)類產(chan)品上其他顏色二維碼(ma)不(bu)能穩定(ding)讀(du)取。

解決方案：調整(zheng)光源種類，最(zui)終測(ce)試(shi)確定采用紅色光源，此時檢測(ce)及讀碼的效果優良。

難點2：初組裝產品插線排位置以及數(shu)量多變(bian)，考慮的情況要全(quan)面周到(dao)，做到(dao)每一處插線排都不能(neng)遺漏。

解決方案(an)：在(zai)算(suan)法檢測(ce)時(shi)(shi)根據讀碼獲取的產品信息判斷產品插線(xian)排位置，在(zai)搭建方案(an)時(shi)(shi)注意(yi)細節(jie)，能兼容檢測(ce)所有產品，遇到誤判的情況及時(shi)(shi)更正方案(an)數據進行調試。

難(nan)點3：最終組裝產品檢測時黑(hei)色泡棉(mian)與背景顏色相似(si)難(nan)以區分。

解決方案：在算法檢測時增加圖(tu)像預處理流程，使(shi)檢測效(xiao)果更(geng)加穩定。

（6）  效果展示

初組裝產品(pin)之(zhi)一(yi)檢測結果

最終組裝(zhuang)產(chan)品檢測結果

5.方案優勢

（1）  產品層面

    1、單(dan)次流(liu)程運(yun)行160ms，滿足200ms內完成視覺節拍需(xu)求。

    2、檢測準確(que)率可(ke)達到99.9%。

（2）  客戶層面：

    1、我司VM算法開發平臺(tai)自(zi)帶顯示界(jie)面(mian)設計功能，客戶自(zi)行設計顯示界(jie)面(mian)，方便(bian)快捷(jie)且滿足檢測(ce)數據直觀展示。

    2、使(shi)用(yong)我(wo)司VM算法平臺進行檢(jian)(jian)測，算法種類多樣，操作簡單。后期(qi)維(wei)護方(fang)便，易上(shang)手(shou)，也(ye)便于增(zeng)加(jia)其它同工位(wei)視覺檢(jian)(jian)測項。

    3、該方案(an)可實現產(chan)品質(zhi)量快(kuai)速(su)自(zi)動化(hua)檢測(ce)，將(jiang)產(chan)品檢測(ce)狀態(tai)用顏色燈顯示并上傳至客戶系統，NG產(chan)品易分辨，摒棄傳統人工繁瑣(suo)檢測(ce)流(liu)程，提升客戶產(chan)線生產(chan)速(su)度以及生產(chan)效(xiao)率。

    4、全自動化視(shi)覺檢(jian)測方案使用減(jian)少了(le)客戶人工(gong)成本，并極大降低了(le)產品生產過(guo)程的誤判(pan)、漏判(pan)比例，將不合格產品攔(lan)截在生產過(guo)程中，幫助客戶提(ti)升產品良品率，減(jian)少損失。

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