電子連接器自動(dòng)檢測(cè)白皮書(shū)
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背光（Backlight）是一種針對(duì)檢測(cè)沖壓過(guò)程中典型質(zhì)量缺陷的極其有效的照明手段。背光可通過(guò)在待檢目標(biāo)的后方布置一束散射光源來(lái)實(shí)現(xiàn) - 它能使待檢目標(biāo)與其明亮背景之間產(chǎn)生強(qiáng)烈對(duì)比而獲得清晰的具有剪影效果的檢測(cè)圖像。這樣的理想圖像通常用來(lái)測(cè)量目標(biāo)物的尺寸特征，如長(zhǎng)或?qū)?，也用?lái)檢測(cè)目標(biāo)物輪廓（形狀檢測(cè)）。
這套附加的視覺(jué)檢測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)可以十分方便地安裝到?jīng)_壓機(jī)物料卷帶輪系統(tǒng)上。沖壓成形的插針?biāo)统鰶_壓機(jī)后就能夠立即被檢測(cè)，再隨金屬帶卷到卷帶輪上。整套系統(tǒng)包括：
一副可調(diào)的開(kāi)口滑槽機(jī)構(gòu)，用以引導(dǎo)載有插針的金屬帶通過(guò)攝像頭下方，
一臺(tái)PPT-DS2攝像機(jī)，安裝在該金屬帶上方；
一盞頻閃燈和一塊漫反射樹(shù)脂玻璃，安裝在該金屬帶下方；
一套光敏探測(cè)器，用以向視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)提供待測(cè)工件到位的觸發(fā)信號(hào)。
一臺(tái)PPT Passport視覺(jué)處理系統(tǒng)
下面的圖2顯示了系統(tǒng)的基本構(gòu)造情況。
(圖2：典型的沖壓件質(zhì)量視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備布局)
（Take-up reel - 卷帶輪，Camera - 攝像機(jī)，sensor - 傳感器，
Carrier strip with contacts - 沖壓插針金屬帶，Stamping press - 沖壓機(jī)，
Guide block and strobe light - 導(dǎo)引塊和頻閃燈）
3.2.1 局部掃描（Partial Scanning）
為了達(dá)到最大的圖像分辨率和簡(jiǎn)化觸發(fā)執(zhí)行方案，每個(gè)插針的圖像通常都要單獨(dú)拍攝并檢測(cè)，即視覺(jué)系統(tǒng)每次只檢測(cè)一個(gè)插針而非多個(gè)。當(dāng)系統(tǒng)以每分鐘數(shù)千個(gè)插針的檢測(cè)速度運(yùn)行時(shí)，使用局部掃描技術(shù)和可重置攝像機(jī)就變得十分重要。PPT視覺(jué)系統(tǒng)使用的PPT-DS2攝像機(jī)具有"雙速掃描（Double-scan）"模式，該模式下攝像機(jī)能夠在16.7毫秒時(shí)間內(nèi)獲取一整幅全解析度（640x480）逐行掃描的圖像 - 比標(biāo)準(zhǔn)的RS-170攝像機(jī)速度高兩倍。
然而在許多沖壓件質(zhì)量檢測(cè)的應(yīng)用實(shí)例中，這樣的速度仍舊太慢，因此PPT視覺(jué)系統(tǒng)使用了稱(chēng)?quot;局部掃描"的技術(shù)來(lái)進(jìn)一步減少圖像獲取總的時(shí)間。使用局部掃描技術(shù)的攝像機(jī)只對(duì)有限數(shù)目的掃描行進(jìn)行圖像掃描--掃描行越少，圖像獲取的速度越快。掃描行數(shù)目不是固定的，可隨使用者的意圖改變。例如，掃描480行圖像需耗時(shí)16.7毫秒，若設(shè)置攝像機(jī)使其僅僅掃描前120行則只需掃描時(shí)間4.18毫秒。因?yàn)槿匀皇褂昧怂椒较蛏系娜糠直媛?，局部掃描非常適合于那些外形尺寸在一個(gè)方向上遠(yuǎn)大于另一個(gè)方向的目標(biāo)物，如插針等。
下面的圖3給出了局部掃描技術(shù)的原理。
圖3：PPT-DS2攝像機(jī)掃描模式：整幅雙速掃描和局部掃描。 單位：Pixels - 像素
（左圖 - 全解析度雙速掃描模式：在16.7毫秒內(nèi)獲取整幅（640x480）圖像）；
（右圖 - 局部掃描模式的例子：在4.8毫秒內(nèi)獲取部分（640x120）圖像，未經(jīng)掃描的圖像區(qū)域保持為空白）
（Twisted contact - 插針扭曲，Metal flash - 屬粘附碎屑，
Crushed contact - 觸點(diǎn)擠壓變形，Thin contact - 插針過(guò)細(xì)）
由于受到各種機(jī)械和電子干擾或遲滯的影響，每次在被視覺(jué)系統(tǒng)捕獲到的圖像上，待測(cè)零件（插針）的位置都會(huì)有變化。因此在進(jìn)行零件檢測(cè)之前，系統(tǒng)首先必須在視野范圍內(nèi)尋獲目標(biāo)零件的位置。PPT視覺(jué)系統(tǒng)采用名為"原點(diǎn)"（Origin Tool）的視覺(jué)檢測(cè)工具來(lái)獲得屏幕上目標(biāo)零件的位置和角度。這個(gè)工具由圖像上的三個(gè)相互垂直交叉的ROI (Region of Interest) "感興趣的區(qū)域" 坐標(biāo)組成。這些ROI將告訴視覺(jué)系統(tǒng)在哪里尋獲目標(biāo)和尋獲的信息。第一和第二個(gè)ROI采用對(duì)比檢測(cè)方法 (Contrast Sensing) 以獲得目標(biāo)零件的邊的信息，并計(jì)算出起始角度；再加上第三個(gè)ROI（垂直方向）所獲得的邊的信息, 來(lái)共同確定目標(biāo)零件在圖像平面上的位置和角度。
圖5：三個(gè)ROI坐標(biāo) - 檢測(cè)插針在其背光圖像中的位置
（Primary ROI - 第一個(gè)ROI，Secondary ROI - 第二個(gè)ROI，Perpendicular ROI - 垂直ROI）
"模板"（Template）工具提供一種簡(jiǎn)單的手段以檢測(cè)插針是否變形或扭曲以及插針外形之間的一致性。該工具非常適合于檢測(cè)零件的基本外形。由于視覺(jué)系統(tǒng)主要采用"金規(guī)"（標(biāo)準(zhǔn)零件）圖像作為自教的初始化方式，模板工具也因此極易建立。用戶只需簡(jiǎn)單地劃定一個(gè)覆蓋整個(gè)插針圖像的特征區(qū)，并通知系統(tǒng)忽略所有在給定灰度級(jí)范圍之外的像素，系統(tǒng)就能據(jù)此"學(xué)習(xí)"而產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)陣圖像模板。此后，只有那些在此特征區(qū)內(nèi)并為模板所"激活"的像素才被檢測(cè)。若所有?quot;激活"的像素都在用戶定義的灰度范圍之內(nèi)，則模板工具檢測(cè)通過(guò)。示例如圖6，所有覆蓋在模板之下的像素（圖中以單灰色顯示）都應(yīng)是黑色的；若存在插針變形或扭曲，那么這些像素中就會(huì)有一部分因此變亮而無(wú)法通過(guò)模板檢測(cè)。
圖6：模板工具--檢測(cè)插針變形缺陷以及形狀校驗(yàn)
（Template of "turned ON" pixels - 像素"激活"的模板，Gird of ROIs - ROI網(wǎng)格：視覺(jué)系統(tǒng)僅僅檢測(cè)那些限在特征區(qū)內(nèi)并被模板所"激活"的像素）
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