基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統及檢測方法

2023-05-08 21:59:36 2

專利名稱：基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統及檢測方法
技術領域：
本發明是一種基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統及檢測方法，屬於基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統及檢測方法的創新技術。
背景技術：
作為全球電聲器件生產加工中心和出口大國，我國已經成為能自行研製和掌握電聲器件部件到成品的全部生產技術，形成了電聲器件生產工業體系和完善的產業鏈。近年電聲器件需求不斷增長的同時，其性能也不斷優化，新型電聲器件(NXT、數字式、矽集成等)產品層出不窮。微型化、薄型化、高保真化、片式化、低功耗、高功率、多功能、組件化成為電聲器件新的發展趨勢，同時產品的安全性、綠色化也是影響其發展前途和市場的重要因素。特別是小型揚聲器在消費類電子產品、通信、計算機、汽車電子等的需求量大增，還有各種小型的音響設備，如隨身聽、智慧型手機、平板電腦等產品設備的需求不斷增加，市場廣闊，需求量大。因此，其產品的生產加工及其檢測就成為了市場競爭中的一大因素。揚聲器作為電聲整機設備的核心部件，其工作頻率、低頻共振點、失真等性能指標是決定整機質量的關鍵，並且一旦形成，無法通過其他元件進行調整。但揚聲器的生產和裝配，仍然主要以手工、半自動化操作為主。目前國內尚無成熟的音膜音質視覺檢測系統，仍使用人工視覺與機械光學儀器相結合的方法，尤其是尚未有生產線上在線檢測的設備。各個揚聲器生產廠家基本採用影像測試儀來提取音膜的振膜和音圈的內外圓邊緣，進行同心度的間接測量。這種在靜止狀態下進行的單個測試的檢測方法，無法滿足對生產線上每片音膜進行逐一檢測的要求。所以，揚聲器生產廠家現行的檢測辦法是分批次抽樣檢測，或者只對模具進行檢測。這種檢測方式成本高、效率低、勞動強度大。人工勞動的方式嚴重影響了音膜檢測的工作效率，不但浪費了勞動力資源，增加了檢測成本，而且不能從根本上保證音膜的檢測質量。機器視覺是一門多學科交叉在一起的綜合技術，其中包括數字圖像處理技術、機械工程技術、控制技術、光學工程、傳感器技術、計算機軟體技術等。作為現代工業的基礎技術之一，檢測技術是保證產品質量的關鍵。在現代流水線生產過程中，每個產品都要經過各種各樣內容不同的檢測，只有合格的產品才能投放到市場。

發明內容
本發明的目的在於考慮上述問題而提供一種實現音膜同心度的自動化在線檢測， 可顯著提高生產效率和提高產品質量的基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統。本發明具有非接觸性、實時性、高效率等諸多優勢。本發明的另一目的在於提供一種方便實用的的基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統的檢測方法。本發明的技術方案是本發明的基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統， 包括有光學成像子系統、數字圖像處理子系統、運動控制子系統、音膜剔除子系統、圖像採集卡、運動控制卡，其中光學成像子系統的信號通過接口送到圖像採集卡，圖像採集卡採集到一幀音膜灰度圖像數據送出到數字圖像處理子系統進行處理和判斷，數字圖像處理子系統的信號輸出端與運動控制卡的信號輸入端連接，運動控制卡的信號埠分別與運動控制子系統、音膜剔除子系統連接，運動控制子系統與音膜剔除子系統由運動控制卡集中控制。上述光學成像子系統包括有高解析度CXD攝像機、鏡頭、LED光源，其中LED光源照射在音膜上，鏡頭裝設在CCD攝像機上，CCD攝像機裝設在能拍攝到音膜邊緣與振膜特徵的位置上。上述C⑶攝像機採用具有中高解析度的百萬像素級帶IEEE1394b接口的高速相機，LED光源採用藍色LED光源，並採用白色作為背景。上述運動控制子系統包括有步進電機、伺服電機、傳感器，其中傳感器的信號輸出端與運動控制卡的信號輸入端連接，運動控制卡的信號輸出端分別與驅動CCD攝像機實現前後上下位置移動的步進電機連接及與驅動傳輸帶轉動的伺服電機連接。上述音膜剔除子系統為噴氣剔除裝置，包括有壓縮機、電磁閥，壓縮機的出口通過管道與能吹除流水線上不合格產品的噴嘴連接，電磁閥裝設在壓縮機與噴嘴連接的管道上，運動控制卡的信號輸出端與控制管道能否通氣的電磁閥連接。上述音膜剔除子系統中的壓縮機的出口壓力為0.6MPa，電磁閥的開啟時間為 200ms ο上述壓縮機與電磁閥連接的管道上還裝設有空氣過濾器。本發明的基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統的檢測方法，包括如下步驟1)配置好光學成像子系統中CCD攝像機的參數，並把CCD攝像機復位到固定點，當傳感器檢測到音膜到位便進行圖像採集；2)數字圖像處理子系統對採集的圖像進行處理，分別提取出音膜的內外圓邊緣並進行內外圓的擬合，得到內外圓的半徑和圓心坐標，根據得到的參數計算出音膜同心度；3)運動控制子系統控制傳輸帶的啟停；4)音膜剔除子系統根據數字圖像處理子系統運算得到的同心度進行判斷，啟動噴嘴剔除不合格產品。上述光學成像子系統圖像採集的步聚如下第1步對CCD攝像機進行標定，使音膜與CCD攝像機的光軸垂直；第2步對CCD攝像機的圖像格式、解析度、幀頻參數進行設定，如等，初始化CCD 攝像機，並把CCD攝像機復位到固定點；第3步用CCD攝像機採集音膜圖像。上述數字圖像處理子系統的音膜內外圓提取與同心度的計算方法是針對音膜內外圓的特點，採用分步提取內外圓參數，最後計算出音膜同心度參數的方法，具體步驟如下1)外圓的提取第1步對音膜灰度圖進行閾值分割，得到二值化圖像；第2步對音膜二值圖像進行中值濾波，並進行輪廓跟蹤，得到音膜的外圓輪廓；第3步採用改進的隨機Hough變換對輪廓跟蹤後的圖像進行外圓檢測，得到音膜的外圓輪廓；第4步採用最小二乘法算法對Hough變換檢測出的外圓邊緣數據進行擬合，從而得到精確的外圓的圓心坐標與半徑；2)內圓的提取第1步確定內圓局部區域設音膜外圓半徑和內圓半徑的理論值分別為Rtl，r0, 外圓的實際半徑為隊，圓心為(A1, B1),同心度參數為ΔΓ ；首先根據Rci和Γ(ι求出音膜內圓與外圓半徑比率t = I^Rci，然後由外圓的實際半徑隊和t估算出內圓的估算半徑為r'= Ri*t，由此來確定內圓的範圍，必定在以(A1, B1)為圓心，外徑為r' +ΔΓ，內徑為r' -Ar 的圓環上；切割以(A^B1)為中心，半徑為r' +Ar+δ的圓和以(A^B1)為中心，半徑為 r' -ΔΓ-δ的圓之間的區域作為內圓局部區域；第2步採用Carmy算子對確定的內圓局部區域進行邊緣檢測；第3步在半徑約束的條件下，採用改進的隨機Hough變換進行內圓檢測，得到的音膜內圓輪廓；第4步採用最小二乘法算法對Hough變換檢測出的內圓邊緣數據進行擬合，從而得到精確的內圓的圓心坐標與半徑；3)音膜同心度的計算音膜同心度的計算公式為
權利要求
1.一種基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統，包括有光學成像子系統(1)、 數字圖像處理子系統(2)、運動控制子系統(3)、音膜剔除子系統、圖像採集卡(5)、運動控制卡(6)，其中光學成像子系統(1)的信號通過接口送到圖像採集卡( ，圖像採集卡(5) 採集到一幀音膜灰度圖像數據送出到數字圖像處理子系統( 進行處理和判斷，數字圖像處理子系統O)的信號輸出端與運動控制卡(6)的信號輸入端連接，運動控制卡(6)的信號埠分別與運動控制子系統(3)、音膜剔除子系統(4)連接，運動控制子系統(3)及音膜剔除子系統由運動控制卡(6)集中控制。
2.根據權利要求1所述的基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統，其特徵在於上述光學成像子系統(1)包括有高解析度C⑶攝像機(11)、鏡頭(12)、LED光源(13)，其中 LED光源(1 照射在音膜上，鏡頭(1 裝設在CCD攝像機(11)上，CCD攝像機(11)裝設在能拍攝到置於傳輸帶中的音膜邊緣與振膜特徵的位置上。
3.根據權利要求1所述的基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統，其特徵在於上述CCD攝像機(11)採用具有中高解析度的百萬像素級帶IEEE1394b接口的高速相機， LED光源(13)採用藍色LED光源，並採用白色作為背景。
4.根據權利要求1所述的基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統，其特徵在於上述運動控制子系統C3)包括有步進電機(31)、伺服電機(32)、傳感器(33)，其中傳感器 (33)的信號輸出端與運動控制卡(6)的信號輸入端連接，運動控制卡(6)的信號輸出端分別與驅動CCD攝像機(11)實現前後上下位置移動的步進電機(31)連接及與驅動傳輸帶轉動的伺服電機(32)連接。
5.根據權利要求1至4任一項所述的基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統， 其特徵在於上述音膜剔除子系統(4)為噴氣剔除裝置，包括有壓縮機(41)、電磁閥(43)，壓縮機Gl)的出口通過管道與能吹除流水線上不合格產品的噴嘴連接，電磁閥G3)裝設在壓縮機Gl)與噴嘴連接的管道上，運動控制卡(6)的信號輸出端與控制管道能否通氣的電磁閥(43)連接。
6.根據權利要求5所述的基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統，其特徵在於上述音膜剔除子系統⑷中的壓縮機Gl)的出口壓力為0.6MPa，電磁閥03)的開啟時間為 200ms。
7.根據權利要求5所述的基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統，其特徵在於上述壓縮機Gl)與電磁閥連接的管道上還裝設有空氣過濾器02)。
8.一種根據權利要求1所述的基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統的檢測方法，其特徵在於包括如下步驟1)配置好光學成像子系統(1)中CCD攝像機(11)的參數，並把CCD攝像機(11)復位到固定點，當傳感器(3 檢測到音膜到位便進行圖像採集；2)數字圖像處理子系統( 對採集的圖像進行處理，分別提取出音膜的內外圓邊緣並進行內外圓的擬合，得到內外圓的半徑和圓心坐標，根據得到的參數計算出音膜同心度；3)運動控制子系統C3)控制傳輸帶的啟停；4)音膜剔除子系統(4)根據數字圖像處理子系統(2)運算得到的同心度進行判斷，啟動噴嘴剔除不合格產品。
9.根據權利要求8所述的基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統的檢測方法，其特徵在於上述光學成像子系統(1)圖像採集的步聚如下第1步對CCD攝像機(11)進行標定，使音膜與CCD攝像機(11)的光軸垂直； 第2步對CCD攝像機(11)的圖像格式、解析度、幀頻參數進行設定，如等，初始化CCD 攝像機(11)，並把CCD攝像機(11)復位到固定點； 第3步用CCD攝像機(11)採集音膜圖像。
10.根據權利要求8所述的基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統的檢測方法，其特徵在於上述數字圖像處理子系統O)的音膜內外圓提取與同心度的計算方法是針對音膜內外圓的特點，採用分步提取內外圓參數，最後計算出音膜同心度參數的方法，具體步驟如下1)外圓的提取第1步對音膜灰度圖進行閾值分割，得到二值化圖像； 第2步對音膜二值圖像進行中值濾波，並進行輪廓跟蹤，得到音膜的外圓輪廓； 第3步採用改進的隨機Hough變換對輪廓跟蹤後的圖像進行外圓檢測，得到音膜的外圓輪廓；第4步採用最小二乘法算法對Hough變換檢測出的外圓邊緣數據進行擬合，從而得到精確的外圓的圓心坐標與半徑；2)內圓的提取第1步確定內圓局部區域設音膜外圓半徑和內圓半徑的理論值分別為Rtl, Α，外圓的實際半徑為隊，圓心為(AnB1),同心度參數為ΔΓ;首先根據Rci和Γ(ι求出音膜內圓與外圓半徑比率t = r0/R0,然後由外圓的實際半徑隊和t估算出內圓的估算半徑為r' = R1^t,由此來確定內圓的範圍，必定在以(A1A1)為圓心，外徑為r' +ΔΓ，內徑為r' -Ar的圓環上； 切割以(AnB1)為中心，半徑為r' +ΔΓ+δ的圓和以(AnB1)為中心，半徑為r' -ΔΓ-δ 的圓之間的區域作為內圓局部區域；第2步採用Carmy算子對確定的內圓局部區域進行邊緣檢測； 第3步在半徑約束的條件下，採用改進的隨機Hough變換進行內圓檢測，得到的音膜內圓輪廓；第4步採用最小二乘法算法對Hough變換檢測出的內圓邊緣數據進行擬合，從而得到精確的內圓的圓心坐標與半徑；3)音膜同心度的計算音膜同心度的計算公式為
全文摘要
本發明是一種基於機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統及檢測方法。包括有光學成像子系統、數字圖像處理子系統、運動控制子系統、音膜剔除子系統、圖像採集卡、運動控制卡，其中光學成像子系統的信號通過接口送到圖像採集卡，圖像採集卡採集到一幀音膜灰度圖像數據送出到數字圖像處理子系統進行處理和判斷，數字圖像處理子系統的信號輸出端與運動控制卡的信號輸入端連接，運動控制卡的信號埠分別與運動控制子系統、音膜剔除子系統連接，運動控制子系統與音膜剔除子系統由運動控制卡集中控制。本發明通過運動控制卡控制步進電機、伺服電機、傳感器、剔除裝置等實現音膜的精確定位與不合格音膜的剔除；從而實現音膜的高精度在線實時檢測。
文檔編號B07C5/342GK102353349SQ20111029655
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者劉家曉, 林奇鴻, 王成群, 蔡浩聰, 謝雲 申請人:廣東工業大學