由於(yu) 人工檢視員缺少客觀可靠的途徑來決(jue) 定工件缺陷的存在與(yu) 否，因此對寬四英尺、周長八英尺的彈性帶的人工檢查十分困難。總體(ti) 上來講，工件的缺陷是指比周圍材料顏色更暗或更亮的區域。位於(yu) 邁阿密斯堡的Invotec工程處被生產(chan) 彈性薄膜帶的公司詢問，機器檢查是否可以用來製定一個(ge) 客觀的規格體(ti) 係，從(cong) 而可以多次提供檢查結果。Invoctec的工程師們(men) 同客戶合作，共同研發了一套規格體(ti) 係，同時考慮到了工件的尺寸、過亮或過暗區域，以及缺陷同周圍材料的反差。

這一方法與(yu) 兩(liang) 台Cognex In-Sight 5000係列視覺係統一起實現了自動化，在16秒內(nei) 完全檢查了一個(ge) 薄膜帶。係統在工件的不同區域截取了幾幅圖像。開始的幾幅圖是用來調整出適當的增量，來補償(chang) 薄膜由於(yu) 在攝影機前麵旋轉而造成的可能的工件厚度變化。Invotec的副總裁兼技術指導—達瑞爾格雷維特說：“我們(men) 在機械可視參數的基礎上研發了這套客觀的規格體(ti) 係，同時展示了在此規格係統上建立的可重複操作的工件檢查能力，從(cong) 而實現了快速的完全檢查。”

確保重要組成部分質量的挑戰

由於(yu) 彈性薄膜是應用於(yu) 醫療器械，因此嚴(yan) 格剔除存在針孔、薄的斑點、內(nei) 含物和嵌入粒子的工件顯得尤為(wei) 重要。以前，這些缺陷都是由人工檢查的，通過背光處理並將該薄膜夾在兩(liang) 個(ge) 錠中間旋轉，然後由檢查員尋找缺陷。

自然地人工視覺意味著如果存在一定的明顯缺陷，每個(ge) 檢查員都能檢查得出。然而仍然存在許多小缺陷或細微變化，一些檢查員認為(wei) 這是一個(ge) 缺陷，而另一些檢查員認為(wei) 它不是缺陷。許多檢查員甚至前一天通過了一個(ge) 存在微小缺陷的工件，而第二天又將它剔除。

薄膜的生產(chan) 廠家要求Invotec參與(yu) 這樣一個(ge) 工程，因為(wei) 該公司在機械視覺應用方麵有著廣泛的經驗。Inovtec為(wei) 客戶提供設計裝配、檢測和試驗係統，同時為(wei) 許多不同製造業(ye) 的製造公司提供工裝、工具和量規。

Invotec的工程師選取Cognex的Insight視覺係統作為(wei) 應用的開發平台，“Insight視覺係統為(wei) 開發一個(ge) 強大的視覺應用提供了一切所需的條件，而且結構緊湊。”Greywitt說。Insight為(wei) 讓我們(men) 能夠使用廣泛的Cognex視覺工具庫，這些工具幾乎能夠處理任何視覺應用。.這些工具是智能的，可以忽略非顯著的表麵變化，而關(guan) 注於(yu) 能夠決(jue) 定工件被接受度的顯著的特征。他們(men) 不要求大量的圖像預處理來達到最後的解決(jue) 方案，而是要求視覺工程師更快的應用開發和為(wei) 公司縮減生命周期損耗。

圖1、放大視覺係統用來檢查彈性薄膜
（薄膜已從(cong) 圖片中移除）

視覺應用的開發

在原型階段，Invotec的工程師與(yu) 客戶工程師在數學上定義(yi) 每一類型的缺陷，同時開發照明和視覺工具以便持續識別缺陷。他們(men) 決(jue) 定需要多項檢查過程來鑒別產(chan) 品質量。“在尋找區域缺陷，例如內(nei) 含物和薄的斑點，係統會(hui) 采用兩(liang) 個(ge) 直方圖來尋找高對比度的區域。”Invotec管理工程師Mike Updike說。一個(ge) 直方圖用來尋找暗的區域，另一個(ge) 直方圖用來尋找亮的區域。如果沒有發現這樣的區域，我們(men) 就確定這片地方沒有缺陷。如果發現了一個(ge) 高對比度的區域，無論是暗點或是亮點，應用一個(ge) 區域工具尋找潛在的缺陷。這個(ge) 區域工具用直方圖中的信息更好地識別了缺陷的尺寸。一旦受檢區域被區域工具鎖定後，另外一個(ge) 直方圖工具和缺陷檢查工具組就會(hui) 被直接應用，來檢查潛在的缺陷。後麵兩(liang) 個(ge) 工具組的結果是一個(ge) 對比等級、缺陷尺寸和缺陷位置。用這三個(ge) 值與(yu) 預設的拒絕閾值進行比較。

當尋找邊緣缺陷的時候，攝影機在一個(ge) 極小的區域應用十個(ge) 與(yu) 薄膜材料邊緣垂直的邊緣工具，每一個(ge) 工具導出一個(ge) 邊緣位置的可讀數值。薄膜材料在攝影機下穿過的時候，攝影機得到了這些讀數的平均值，來找到邊緣。為(wei) 了找到邊緣缺陷，每一個(ge) 獨立的讀數都要與(yu) 平均值對比，如果它們(men) 比預置的限製變動值還要大，那麽(me) 該區域就被定義(yi) 為(wei) 缺陷。係統的缺陷變動值有對比限製、亮度、大小限製、亮度、對比限製，暗度、大小限製，暗度、邊緣方差正極限以及邊緣方差負極限。

Invotec采用先進照明紅色背光來照亮薄膜以便成像。該光線波長為(wei) 660納米，光強為(wei) 0.550mw/cm2，在檢測過程中提供了薄膜良好的對比度和著色度。兩(liang) 個(ge) 視覺係統在提供必要的檢測分辨率的同時覆蓋了薄膜帶的寬度。第一個(ge) 嵌入該設置的視覺係統是Insight 5403，分辨率為(wei) 1600*1200像素，這一分辨率使該設備能夠精確檢測幾乎百分之六十的薄膜寬度。Invotec增加了一個(ge) Cognex Insight 5603視覺係統來與(yu) Insight 5403 組合，以覆蓋薄膜的全部寬度。Insight 5603與(yu) Insight 5403有相同的分辨率，但是它的處理器速度幾乎是後者的兩(liang) 倍。兩(liang) 台Insight 5603已被嵌入同一台係統， 以縮短運行周期。

圖2、由視覺係統截取的典型的缺陷

在生產(chan) 環境中

Invotec開發出一款手動載入和驅動的原型設備，這是應用於(yu) 生產(chan) 環境中的第一步。這台設備用兩(liang) 條直徑一英尺的小棒固定薄膜，這些小棒的間距讓監測的部分受到較小的張力。前一根小棒是手動旋轉的，以便使薄膜對準攝像機， 後麵的旋轉輪具有相當高的旋轉摩擦力。在後麵的旋轉輪旋轉之前，可以為(wei) 輕微伸展的薄膜增加一些伸展力。

圖3、完整的機械視覺設備

在使該應用完全適應產(chan) 品還麵臨(lin) 巨大的挑戰，即薄膜如何在視覺係統中移動並在固定錠上伸展。在薄膜伸展的時候，視覺感應裝置下區域的薄膜厚度會(hui) 發生改變。Invotec的工程師意識到，要得到可重複操作的檢查結果，補償(chang) 這一厚度變化很重要。他們(men) 通過將攝像機下的畫麵分為(wei) 三個(ge) 與(yu) 薄膜帶運動方向平行的附屬區域，實現了這一目標。

當薄膜的一個(ge) 部分移動到第一次區域，視覺係統就會(hui) 對該區域實施一次檢查，同時測量背景的平均亮度，當這一區域移入下一次區域，視覺係統的輸入數據就會(hui) 做相應調整以補償(chang) 背景亮度， 同時拍下另一幅照片。這幅照片中同樣會(hui) 計算平均亮度，當這一區域在移入下一子區域時，輸入數據也會(hui) 做同樣調整。結果是，無論薄膜如何移動，或是被伸展，視覺係統都能提供連續的檢查結果。

“這一機械視覺應用係統第一次展示了提供客觀規格和可重複的彈性薄膜帶檢查的能力。”Greywitt總結說。“它允許用戶設定理想的缺陷尺寸限製，同時可給出重現性極好的檢測結果，即使尺寸限製小到0.2平方毫米。這一視覺係統提高了檢查的可持續性並降低了檢查的費用。”