線掃瞄机器视觉检测系統之開發與探討

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1、中國機械工程學會第二十一屆全國學術研討會論文集中華民國九十三年十一月二十六日、二十七日國立中山大學高雄‧臺灣線掃瞄機器視覺檢測系統之開發與探討邱奕契林義堂陳學宇中華大學機械與航太工程研究所摘要具備較佳之動態取像範圍。國內外目前使用線掃描CCD的例子非常多，舉為了能夠趕的上生產線的速度並滿足線上即時凡食品工業、礦物產業、電子業、汽車業、藥品業、檢測的要求，愈來愈多的機器視覺檢測系統採用線掃紡織業、鋼鐵工業、印刷業、木材產業等，都可發現瞄CCD攝影機做為影像攫取設備。為了及早掌握線其應用實例[1,2,3]。日本及德國曾經以線掃描攝

2、影機掃瞄技術，本研究自行建構完成一套以線掃瞄CCD及影像辨識系統，配合反射式或穿透式打光，可高速攝影機為基礎之機器視覺檢測系統。本系統主要是用檢測線上缺經、缺緯、油污、及破洞等主要瑕疵。在來模擬實際生產線之線上即時檢測情形。除此之外，電子業的應用上，可用在IC腳距的量測上，將不良本研究自行規劃並設計輸送帶平台，選擇合適的步進品篩選出來。除此之外，也可應用在電阻等小零件的馬達、編碼器、線掃瞄CCD攝影機、影像攫取卡、計數、瑕疵檢測、及表面寬度量測等。製藥業則是用及線性光源，開發軟體程式，並將軟硬體系統整合，來檢視藥錠是否有遺漏、

3、缺角、斑點、或其它雜物。以便能夠全盤了解線掃瞄機器視覺檢測系統的運作汽車業可用來檢查軸承圓環之內外徑是否合乎規原理。定，火星塞電極之間隙是否異常。關鍵字：線掃瞄、機器視覺、自動光學檢測系統近二十年來機器視覺技術快速發展，結合影像處理技術於各個領域，加上系統架構簡單，不需要太多1.前言的設備，並可依需要自行設計，並且容易配合生產以往對於大量生產之產品的檢驗，大都是採用大線，使過去工廠需要大量技術員的現象已漸漸由機器量的人力，使用許許多多不同的量具，以人工的方式取代，加速工廠自動化。有鑑於此，本研究的目的就來作量測或檢驗的工作。這

4、種人工檢測的方式，除了是希望能夠結合影像處理及尺寸量測技術，發展一套有人事成本費用過高的缺點之外，以人眼進行檢測的以線掃瞄CCD為基礎之機器視覺檢測系統，可直接工作，不僅有枯燥乏味、眼睛容易疲勞、及人員流動在生產線上進行量測以及檢驗的工作。不同於以往產率過高等問題外，品質的穩定度也是值得探討的問品離開生產線後，再以離線方式進行量測、抽檢、或題。目前製造廠所生產之產品都必須經過嚴格的檢驗全檢的方式，線掃瞄機器視覺檢測系統可安裝在生產之後，才能把產品交到顧客的手中，尤其自從線上，從事線上即時檢測的工作，因此可節省大量的ISO900

5、0標準公佈之後，要求品質的觀念更為重要。時間與金錢。解決此項問題的最好方法即是以機器視覺取代人工視覺。2.檢測系統之規劃與設計本研究之目標是以線掃瞄機器視覺檢測系統的本研究所建構之硬體設備係由線掃瞄CCD攝影開發為主，與面掃瞄CCD比較，線掃瞄的優點包括：機、Nikon鏡頭組、影像擷取卡、線型光源、步進馬Å在光源的控制方面，線掃描比面掃描來的容易控達控制器、編碼器、輸送式平台、及個人電腦所組成，制，因為線掃描只需將光源平均的打在掃描線上即如圖一所示。在軟體程式的開發上，本研究是以可；Ç線掃描可以作連續性的掃描，因此影像具有連B

6、orlandC++Builder5.0作為程式開發的工具，搭配續性，至於面掃描則會有間斷或重疊的情形發生。ÉMatrox公司所提供之影像處理函式庫(MIL,Matrox線掃描可以掃描高速度移動之物體以及大寬度的物ImagingLibrary)及本實驗室所自行發展之基本影像體；Ñ對於高解析度影像處理之應用，線掃描攝影機處理函式庫的使用，撰寫擷取影像之軟體。之成本效益較佳；Ö線掃描攝影機所擷取到的影像，中國機械工程學會第二十一屆全國學術研討會論文集中華民國九十三年十一月二十六日、二十七日國立中山大學高雄‧臺灣輸送帶線型CCD鏡頭線

7、性光源減速機步進馬達編碼器鋁擠型支架輸送帶圖三、皮帶式工作平台。編碼器2.1.1工作平台之規劃本研究所選擇之工作平台材料為鋁擠型，而輸送之方式則是採用一般最常使用之輸送帶方式，其寬度為300mm，有效長度為700mm。步進馬達、圖一、規劃之實驗設備圖。減速機與編碼器則是分別安裝於工作平台之下方與2.1硬體設備之設計側邊，如圖三所示。為了能夠得到更高之扭矩，並降低馬達之轉速以符合組裝線之速度，在減速機方機器視覺處理的第一要務，就是獲取一幅最佳影面本研究採用1：15之減速比。像。對本研究而言，如何擷取一張清晰及比例正確的2.1.2

8、馬達的選用影像攸關實驗的成敗。對控制影像的擷取而言，可分成下列四個步驟來說明：本研究所採用之馬達為日本SANYO公司生產1.待檢測物在工作平台上移動時，工作平台上之編碼之2相步進馬達，馬達之步進角為1.8度。馬達、減器會陸續送出脈波訊號。本研究即是將此訊號傳送速機、及滾輪軸之