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1、382011年4月中国制造业信息化第40卷第7期基于机器视觉的电子器件在线检测分选系统李啸宇(南京航空航天大学自动化学院,江苏南京210016)摘要:针对一种声表面波滤波电子器件,设计了基于机器视觉的电子器件在线检测分选系统,详细论述了机器视觉系统的硬件组成和工作原理。在搭建系统硬件平台后,采用Qt应用程序框架,结合OpenCV开发了一套电子器件在线检测分选系统软件。经过大量实验和长时间实际生产运行表明,该系统检测速度快、识别准确率高、成本预算低,完全满足现代工业在线检测的需要。关键词:机器视觉;电子器件;在线检测分选;Qt;OpenCV中图分类号:TP
2、391文献标识码:A文章编号:1672-1616(2011)07-0038-03在电子器件制造流水线中,经常要对半成品或成品的电子器件进行外观检测和分选。传统的检测手段主要依靠自动送料振盘结合光电检测技术来对有管脚的电子器件进行初步分选和有序定向排列。但是这种方法对电子器件在外形设计上有一定的要求,如管脚的偏心、外形或重心的不对称等。有些电子器件由于产品设计需要无法达到上述要求,此时机器视觉技术成为了一种替代的有效检测手段。机器视觉技术因其具备在线检测、实时图1机器视觉系统组成框图分析、实时控制的能力以及高效、经济、灵活的优装在导轨检测位置的光
3、纤传感器被触发并向计算点,成为现代电子器件在线检测技术中一种重要的[1]机发出采集信号。计算机收到采集信号,通过图像技术手段。本文以某一种声表面波滤波电子器处理程序驱动摄像机进行图像采集,接着程序对所件为例。由于其外形对称,只有上表面存在标识,采集的图像进行处理,判别器件表面标识的位置有传统的光电检测和振盘分选方法无法满足检测需无圆圈标识,推断出器件排列顺序的正反。程序的要,故结合生产流水线结构,采用CMOS数字摄像判断结果信号经过计算机的I/O板卡传输到整个机、环形光源和工控计算机等设计了一套基于机器流水线的核心控制PLC中。最后PLC通过I/O视觉的外观标识
4、识别在线检测分选系统。端口驱动电磁阀控制气流将排序为反的器件从导轨吹落。被测对象声表面波滤波器件样例实物如1设计思路与系统组成图2所示。机器视觉系统一般包括以下部分:图像采集模块(光源、镜头、图像传感器)、图像处理模块(计算机、图像处理软件)、执行机构(I/O卡、PLC、电磁阀等)等。结构框图如图1所示。针对声表面波滤波器件体积小、表面光洁、标识明显等特点,系统采用USB接口的黑白CMOS摄像机、环形光源作为前端图像采集设备。当器件沿着流水线导轨向前缓慢运动并到既定位置时,安图2声表面波滤波器件收稿日期:2010-11-25作者简介:李啸宇(1986-),男
5、,江苏无锡人,南京航空航天大学硕士研究生,主要研究方向为计算机测控。智能控制技术李啸宇基于机器视觉的电子器件在线检测分选系统392系统硬件设计本系统根据被测对象所在场所对系统体积要2.1图像采集与处理模块求不高、系统成本预算有限、项目设计时间较短等特点,选用工控计算机作为图像处理模块。其通用本系统采用的图像采集模块主要包括CMOS性强、开发周期短、成本低,使得整个系统物力和人工业数字摄像机DH-HV1303UM、环形光源力成本降低了不少。LDR-70RD、镜头MP2514-MP3个部分。2.2执行机构本系统采用大恒图像CMOS工业数字摄像机当图像
6、处理模块完成图像处理工作后,会发出DH-HV1303UM。DH-HV1303UM是一款USB接口的采用逐行扫描CMOS的黑白数字摄像动作信号给执行机构来进行分选工作。本系统采机。CMOS传感器的特点是集成度高,输出信号数用双诺测控的AC6652板卡来完成I/O信号的输入输出,将处理结果传输给整个流水线的控制核心字化,成本低,适合环境干扰小、测量速度快、功耗低等场合[2]。该摄像机在12801024分辨率下采PLC。最后PLC驱动电磁阀控制吹气动作。集速度为15帧/s,在640480分辨率下采集速度[3]3系统软件设计为45帧/s。由于电子器件在流水线上运动
7、速度本系统软件设计采用Qt4.5作为图形界面应相对较慢,无需摄像机高速采集,15帧/s的采集速用程序框架,在VisualStudio2008平台下结合开度已经可以满足设计需求。高分辨率采集亦可保源计算机视觉库OpenCV进行编程设计。Qt是诺证采集到的图像清晰,降低了后期图像处理难度。基亚开发的一个跨平台的C++图形用户界面应该摄像机同步方式有外部触发和连续采集2种,本用程序框架,可以轻松实现一次编写,随处编译系统采用外部触发形式。[4]的跨平台解决方案。Qt具有完善的C++类光源和镜头是机器视觉系统中的关键组成部库,通常不需要处理复杂的C风格API,并且具
8、有分,合适的光源和镜头可
