金属连接器加工应用——裂痕和螺纹检测
应用需求
这个项目需要机器视觉系统检测出在加工金属连接器的过程中出现了裂痕和缺少螺纹的次品。
视觉功能要求：
检测并且排除出表面有裂痕的金属连接器（360度检测）
检测出连接器上的螺纹是否存在
检测速度要求达到每分钟70-80个
图一：带有细小裂痕的次品连接器
硬件系统需求：
3套NetSight II 视觉检测系统
5台JAI CV-A11相机
镜头：Tamron标准35mm镜头
光源：RL3536 红色环行LED 用于检测裂痕
SL2507 红色束射光 用于检测螺纹
金属连接器在生产传送带上经过一个轴承转盘将连接器送入视觉检测系统中，轴承转盘的送料速度为每分钟70-80个。
待检工件进入视觉系统后，它与5个相机的夹角各为72度。当它进入到视觉系统中时，它将使一号PIP感应开关触发感应信号使5台相机同时拍照。
5台相机分别连接到3套NetSight II视觉系统中，它们之间通过网络连接来完成整个检测。1号相机负责检测裂痕和螺纹的缺损情况，2-5号相机只负责检测裂痕。确保每台相机和它相邻相机的FOV重叠，以此保证360度的全方位检测。
两个红色LED光源，一个为环行光源和一个束射光源。同时对待检工件进行照明，束射光源安装在环行光源的中间。
3套NetSight II视觉系统通过一个4口以太网交换机进行连接。用第一台NetSight II 视觉系统做为整套检测系统的服务器，它上的检测界面同时接收另外两台NetSight II视觉检测系统发出的检测数据。从而通过3套NetSight II视觉系统来判断所检工件是否合格。
2个输出信号将传送给PLC来对检测后的工件进行处理。第一个输出信号来自第一台NetSight II的Pass/Fail状态指示信号，其他的信号来自系统中的二号PIP感应开关（控制合格产品继续传送和剔除不合格产品的机器动作）。PLC的输出信号传送给剔除机器臂，当待检工件判断为合格产品时，经过2号PIP感应开关后将继续由传送带传送。如果待检工件经过检测后判断为不合格产品，则通过2号PIP感应开关时将会被剔除机器臂从传送带上剔除。
以下是几种不合格连接器的照片：
图二A：细小裂痕 图二B：较大的裂痕
图三A：螺纹数超出 图三B：没有螺纹
视觉系统安装：
5台相机分别与3套视觉系统连接：NetSight 1、NetSight 2、NetSight 3。 尽管每套NetSight视觉系统都能够同时连接3个相机，但下面的配置对于此项目来说更加合理：
相机 1： NetSight 1
相机 2和相机 3： NetSight 2
相机 4和相机 5： NetSight 3
图四：相机与NetSight II的连接配置
图五：相机侧面安装示意图
视觉应用软件Sherlock
裂痕的检测
为了检测出金属连接器表面的裂痕，我们运用了“阴影”技术对连接器的容易出现裂痕的重要部位进行特征突出分析处理。（裂痕的产生总是从连接器上下端面的边界开始）“阴影”技术是通过红色LED光源对待检工件侧面进行全方位垂直角度为45度的照射，光线使侧面的边缘线条突出显示出来。
拍摄图像首先通过二进制卷积处理使图象中边缘轮廓的灰度值转化为白色像素。
图六：连接边缘轮廓基线
对于一个合格的工件，如图六所示，边缘轮廓的基线高度不会超出一定数量的像素。但是如果有裂痕产生时，会出现一个很高，很暗的垂直空穴。这个空穴能够很容易的通过其大小尺寸识别出来，如下图所示：
图七：相机1拍摄的带有较大裂痕的连接器照片
图八：相机1拍摄的带有细小裂痕的连接器照片
所有边缘轮廓基线的高度作平均运算算出其平均高度值。在计算平均高度的同时也记录了最大高度的值。
最后一步的运算是用最大高度值减去平均高度值，通过公差来判断所检工件是否存在裂痕。一般来说，一个合格的连接器其高度公差值在2到5个像素之间。
螺纹的检测
螺纹的检测只靠连接在NetSight 1上的一个相机来完成。为了检测螺纹是否存在，需要用束射光对连接器的内侧面进行照射。束射光源安装在环行光源的中心位置，当束射光照射到工件的内侧面时，如有螺纹存在相机将会拍摄到高对比度的图像。
图九：检测螺纹是否存在
如果螺纹不存在，则工件的内侧面将会呈现出暗黑色。这些后我们统计检测区域中白色像素的个数，如果螺纹存在那么白色像素数量应该大于3500，如果螺纹不存在则这个数量应该小于2000。
