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基於線掃描相機的表麵缺陷檢測係統

發布時間:2019/05/17 點擊量:

先簡單介紹下吧。

表麵缺陷檢測係統也叫表麵質量檢測係統或者表麵質量檢測設備。

應用的領域十分的廣泛,我例舉一下最主要的應用領域吧,鋼鐵冶金,有色金屬加工,高精銅板帶,鋁板帶,鋁箔,不鏽鋼製造,電子素材,無紡布,織物,玻璃,紙張,薄膜。

表麵檢測的市場是十分巨大的,簡單舉個例子,拿一個 年產量在1000萬噸的鋼鐵公司來說,這家公司的可利用表麵檢測設備的市場價值大概為1.5~2億人民幣。

玻璃表麵缺陷檢測係統

為什麽要使用表麵缺陷檢測係統呢?

–保證產品質量,改善生產工藝,減少人工成本

線掃描表麵缺陷檢測係統主要構成:

視覺采集部主要包括線陣相機,鏡頭,光源,圖像采集卡。

係統支架部分包括:相機支架,光源支架,和操作台支架。

電氣部分(通信/控製部)包括編碼器,運動控製卡或者PLC,也有可能會有馬達等。

其他:各種電線電纜,CL線啊,電源線啊,各種SMPS啊,照明控製器啊等等。

還有PC。

簡單介紹下主要配件:

線掃描相機

一般主流的分辨率為1024,2048,4096,6144,8192,12288,16384

最重要的是分辨率和相機的行頻。

說到行頻就肯定和接口有關係了,接口主要有RS接口,LVDS,Channellink(這幾種目前幾乎都不用了),目前主流GIGE,Cameralink(標準),1394,還有各種高速接口,HSlink,coaxlink等等。

主要的區別就是在數據的傳輸量和傳輸距離上(希望有群友搞下這些傳輸線的對比圖)。

相機的輸出形式好像在另一帖子也有描述,這裏就不多講了。

相機的觸發模式主要是內觸發和外觸發,在表麵檢測應用時幾乎都采用外觸發,通過外部編碼器的脈衝控製相機的掃描頻率。

相機最大行頻計算: 最大行頻=datarate/相機分辨率

舉例說明,相機datarate為80Mhz,像素為4096×1 那麽行頻=80M/4096=19000行/秒

此相機最高速度可以采取19000行每秒

lineperiod的計算: 1秒/最大linerate(19000)= 53us

意思是相機掃描一條線需要大概53us(最大行頻情況下)

關於相機視野(FOV)的計算,這個在鏡頭選型的帖子中也有體現

視野(FOV)= 像元大小×像元個數×WD(工作距離)/FL(鏡頭焦距)

圖像采集卡:我理解的采集卡主要是用來收集數據,控製相機的,圖像采集卡的最大數據采集量要大於相機的最大datarate.

鏡頭:主要是根據視野和相機接口來選擇,這裏不多講了。焦距長景深就深。接口主要是F和C,nikon和轉的。

光源:線掃描光源也有很多種,高頻熒光燈,鹵素燈,疝氣燈,小顆粒密集LED,大顆粒單排LED,小顆粒高亮度LED,激光光源。 目前的主流還是LED,比較重要的參數就是lux和壽命,LED都是高頻的,不用擔心頻率不夠會導致取像的每條線亮度不均。

光源的打光方式有很多種,在以前的文章已經介紹。打光方式主要和檢測缺陷的對象有關係。缺陷有凹凸的情況出現時得需要暗場(漫反射),還和被測產品的透射率有關,對於透射率高於80%的隻能有透過光。

係統支架就不做多介紹了,但是要保證精度。相機和光源的支架也可以選擇通過馬達來控製。

運動控製方麵:如果上位通信多的情況可以采用PLC,通信少的情況可以使用一般的數字i/o處理。

PC的選擇,工業電腦,server和一般組裝PC,我們現在用一般組裝電腦,因為在維修的時候工業電腦的應對時間很慢,沒辦法,使用組裝電腦的話如有配件損壞可以及時維修。電腦性能的選擇和所處理影像的量和軟件的計算量有關係,也不多講了。

編碼器:編碼器通過采集生產線的速度獲得電子脈衝傳送給采集卡或者直接至相機,然後相機通過脈衝控製掃描量。

一般編碼器采取的信號是linedriver信號,一般TTL信號,如果是多目相機的話可以使用脈衝分配卡,將獲得的脈衝信號重新發給各個相機,主要的信號種類有TTL,ITTL,DIfferentioal。

拿光圈編碼器為例,一般安裝在生產線的輥子上,輥子沒轉一圈,編碼器產生固定的脈衝,然後相機依靠脈衝取像。

主流的幾家線掃描和采集卡製造商都有控製行頻的功能

如euresys的 linepitch, encoderpitch功能。

dalsa的 shaft encoder功能

basler的 prediver,multiply,postdiver功能

都是通過對編碼器的脈衝進行除法和乘法獲得新的脈衝值控製相機的掃描頻率。

再就是軟件方麵了,這個也沒啥講的,每家公司的軟件都不同。

做表麵缺陷檢測係統必須了解的幾個參數

1、被測產品最大生產速度

2、被測產品寬度

3、需檢測最小缺陷大小

其他:產品特性(厚度,透光率),生產環境,安裝位置等

表麵缺陷檢測設備的重要參數

檢測率,分類率,便利性,配件壽命。


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