基于機器視覺檢測和識別缺陷

像塑料、紙、箔、薄膜、金屬和非織造布等材料的制造商在非常高速的卷材生產(chǎn)時，依靠基于機器視覺來檢測和識別缺陷。100%表面檢測讓制造商保持競爭力，并通過在生產(chǎn)過程中及早發(fā)現(xiàn)和解決問題來滿足監(jiān)管要求，避免有缺陷的貨物流入市場。

虹科合作伙伴Matrox的客戶研發(fā)的Active Inspection， Inc. （以下簡寫為AI） （Grand Rapids， MI）系統(tǒng)可以對表面、印刷和標簽進行100%檢測。AI表面檢測系統(tǒng)可對塑料、紙張、箔、非織造布和許多其它基材進行檢測，包括轉(zhuǎn)換應(yīng)用中的涂層和層壓工藝。

系統(tǒng)帶有自適應(yīng)的濾光片，用于檢測有光澤、無光澤和紋理的表面。該系統(tǒng)還支持多攝像頭結(jié)構(gòu)，以檢測廣泛的寬度和分辨率組合。AI表面檢測各種缺陷，如凝膠、跳動、針孔、卷痕、孔和劃痕。

如何檢測缺陷取決于被檢測材料的表面是否均勻或有紋理。識別像紙張和金屬這樣的均勻卷材中的缺陷，需要找到與均勻背景不同的區(qū)域。識別紋理表面的缺陷會帶來更多挑戰(zhàn)，因為這些缺陷難定義和定性。

AI Surface系統(tǒng)包括8臺Teledyne Dalsa公司的Piranha2或Piranha3黑白線掃描相機（P2-2x-04K40或P3-8x-08k40）、基于Windows系統(tǒng)的高性能多CPU工作區(qū)、National Instruments數(shù)字I/O和模擬輸出（9421、9472和9263模塊，位于cDAQ-9174 USB機箱中）、Prophotonix Lotus LED線條燈、1個標記器、1個編碼器和1個微軟SQL數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。攝像機與虹科Camera Link圖像采集卡連接，它可以提供基于FPGA的處理卸載功能。

速度較慢和分辨率較低的系統(tǒng)采用2臺Piranha2攝像機連接到虹科 Camera Link圖像采集卡，而高速和高分辨率的應(yīng)用則使用4臺Piranha3攝像機連接到虹科 Camera Link圖像采集卡。

使用虹科的Matrox Imaging Library（MIL）軟件平臺的圖像處理、blob分析和校準模塊處理圖像。使用的處理操作包括卷積、二值化、形態(tài)學(xué)（擴張和侵蝕）、校正和投影。AI Surface系統(tǒng)以670英尺/分鐘的速度檢測130英寸寬的卷材。該檢測系統(tǒng)可以檢測小至0.008英寸乘0.008英寸的缺陷。

該檢測系統(tǒng)的可通過觸摸屏、鼠標或鍵盤控制人機界面，設(shè)計注重易用性和實時反饋，因此操作員在使用一次之后就可以成為專家。在任何時候，操作員都可以通過觸摸來記錄完整的網(wǎng)頁。

這些數(shù)據(jù)可以通過檢測系統(tǒng)回放，用于調(diào)整或進行過程分析。記錄也可以存檔供以后使用，這對工藝工程師來說是非常寶貴的。用戶可以通過第二個顯示器進行缺陷分析和系統(tǒng)操作，顯示完整的卷材或板材。提供不同的顯示選項，如查看最后一個缺陷、選定的區(qū)域或查看整個卷材或板材。

人機界面實時反饋，操作員可結(jié)合反饋數(shù)據(jù)調(diào)整系統(tǒng)，在正常的工藝變化條件下，找到真正的缺陷。該系統(tǒng)可訪問內(nèi)置分類器，并配有決策矩陣。對可存儲的配方數(shù)量沒有限制，因此可根據(jù)產(chǎn)品、訂單或基材應(yīng)用專門的質(zhì)量設(shè)置。所有相關(guān)信息，包括缺陷圖像，都存儲在易于訪問的XML文件格式中。這些信息可以被Excel或任何數(shù)據(jù)挖掘軟件使用。

支持報警、標記、機器控制和清除。當(dāng)發(fā)現(xiàn)嚴重的缺陷時，操作員會在屏幕上看到該缺陷，并激活一個指定的行動序列，如驅(qū)動下游設(shè)備進行剔除。人工智能支持智能編碼接口，以實現(xiàn)在分切機或刮刀機上自動清除。

AI為客戶提供實時檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由市面上現(xiàn)成的硬件組件和軟件構(gòu)建。這些系統(tǒng)可自行安裝，提供完整的、100%檢測解決方案，具有成本效益，與平臺無關(guān)且易于使用。目前，全球范圍內(nèi)在不同的行業(yè)安裝有超過30個表面檢測系統(tǒng)，包括鋁制造業(yè)、塑料和工程工業(yè)、產(chǎn)品制造業(yè)以及造紙廠。

AI卷材檢測系統(tǒng)使Knowlton Technologies， LLC（紐約州沃特敦）等客戶可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，并顯著降低勞動力成本。1808年，Knowlton Technologies公司是一家造紙廠，到現(xiàn)在已經(jīng)成為過濾、摩擦和定制設(shè)計復(fù)合網(wǎng)、原型設(shè)計和制造方面的世界領(lǐng)導(dǎo)者。

高級材料工程師Richard F. Barlow解釋了工廠從安裝AI卷材檢測系統(tǒng)所獲得的好處：“AI Surface系統(tǒng)讓我們從每個100%的手工檢測程序中減少三名工人，安裝了這套系統(tǒng)之后，可以將他們安置在更高附加值的崗位上，這使我們能夠快速實現(xiàn)投資回報。

此外，用戶界面的設(shè)置非常簡單，可以根據(jù)不同客戶的需求創(chuàng)建多個自定義分類器并鏈接到他們的特定等級。我們的機器操作員對操作檢測系統(tǒng)的簡便性感到非常滿意。”

展望未來，Active Inspection計劃開發(fā)使用CMOS相機的檢測系統(tǒng)，支持更高的生產(chǎn)線速度。另外，AI系統(tǒng)將提供多達16臺攝像機的支持——目前最多支持8臺攝像機。

功能豐富的高性能Camera Link圖像采集卡系列

Matrox Radient eV-CL是Camera Link系列圖像采集卡，功能非常全面。該系列圖像采集器提供可靠的圖像采集、擴展電纜長度和高幀率的圖像采集，將在未來幾年內(nèi)擴展Camera Link標準的有效性。

Matrox Radient eV-CL概覽

支持高性能的Camera Link相機，支持高達85MHz的Full/80-bit模式

提供Camera Link 2.1接口進行穩(wěn)定的圖像采集

提供PCIe 2.1 x4 或 x8 連接，最大限度地提高系統(tǒng)兼容性

利用充足的板載緩沖和 PCIe 帶寬消除丟失幀情況

每塊板支持多達四個Base或兩個Full/80-bit Camera Link 攝像頭，優(yōu)化多相機應(yīng)用

通過半長設(shè)計和微型Camera Link連接，最大限度地減少空間需求并最大限度地提高 PC 兼容性，實現(xiàn)真正的單插槽操作

通過延長電纜長度的相機供電 （PoCL） 支持改進和簡化系統(tǒng)連接

編輯：jq