電子連接器自動檢測白皮書
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背光（Backlight）是一種針對檢測沖壓過程中典型質(zhì)量缺陷的極其有效的照明手段。背光可通過在待檢目標(biāo)的后方布置一束散射光源來實(shí)現(xiàn) - 它能使待檢目標(biāo)與其明亮背景之間產(chǎn)生強(qiáng)烈對比而獲得清晰的具有剪影效果的檢測圖像。這樣的理想圖像通常用來測量目標(biāo)物的尺寸特征，如長或?qū)挘灿脕頇z測目標(biāo)物輪廓（形狀檢測）。
這套附加的視覺檢測檢測系統(tǒng)可以十分方便地安裝到?jīng)_壓機(jī)物料卷帶輪系統(tǒng)上。沖壓成形的插針?biāo)统鰶_壓機(jī)后就能夠立即被檢測，再隨金屬帶卷到卷帶輪上。整套系統(tǒng)包括：
一副可調(diào)的開口滑槽機(jī)構(gòu)，用以引導(dǎo)載有插針的金屬帶通過攝像頭下方，
一臺PPT-DS2攝像機(jī)，安裝在該金屬帶上方；
一盞頻閃燈和一塊漫反射樹脂玻璃，安裝在該金屬帶下方；
一套光敏探測器，用以向視覺檢測系統(tǒng)提供待測工件到位的觸發(fā)信號。
一臺PPT Passport視覺處理系統(tǒng)
下面的圖2顯示了系統(tǒng)的基本構(gòu)造情況。
(圖2：典型的沖壓件質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)的設(shè)備布局)
（Take-up reel - 卷帶輪，Camera - 攝像機(jī)，sensor - 傳感器，
Carrier strip with contacts - 沖壓插針金屬帶，Stamping press - 沖壓機(jī)，
Guide block and strobe light - 導(dǎo)引塊和頻閃燈）
3.2.1 局部掃描（Partial Scanning）
為了達(dá)到最大的圖像分辨率和簡化觸發(fā)執(zhí)行方案，每個插針的圖像通常都要單獨(dú)拍攝并檢測，即視覺系統(tǒng)每次只檢測一個插針而非多個。當(dāng)系統(tǒng)以每分鐘數(shù)千個插針的檢測速度運(yùn)行時，使用局部掃描技術(shù)和可重置攝像機(jī)就變得十分重要。PPT視覺系統(tǒng)使用的PPT-DS2攝像機(jī)具有"雙速掃描（Double-scan）"模式，該模式下攝像機(jī)能夠在16.7毫秒時間內(nèi)獲取一整幅全解析度（640x480）逐行掃描的圖像 - 比標(biāo)準(zhǔn)的RS-170攝像機(jī)速度高兩倍。
然而在許多沖壓件質(zhì)量檢測的應(yīng)用實(shí)例中，這樣的速度仍舊太慢，因此PPT視覺系統(tǒng)使用了稱?quot;局部掃描"的技術(shù)來進(jìn)一步減少圖像獲取總的時間。使用局部掃描技術(shù)的攝像機(jī)只對有限數(shù)目的掃描行進(jìn)行圖像掃描--掃描行越少，圖像獲取的速度越快。掃描行數(shù)目不是固定的，可隨使用者的意圖改變。例如，掃描480行圖像需耗時16.7毫秒，若設(shè)置攝像機(jī)使其僅僅掃描前120行則只需掃描時間4.18毫秒。因?yàn)槿匀皇褂昧怂椒较蛏系娜糠直媛?，局部掃描非常適合于那些外形尺寸在一個方向上遠(yuǎn)大于另一個方向的目標(biāo)物，如插針等。
下面的圖3給出了局部掃描技術(shù)的原理。
圖3：PPT-DS2攝像機(jī)掃描模式：整幅雙速掃描和局部掃描。 單位：Pixels - 像素
（左圖 - 全解析度雙速掃描模式：在16.7毫秒內(nèi)獲取整幅（640x480）圖像）；
（右圖 - 局部掃描模式的例子：在4.8毫秒內(nèi)獲取部分（640x120）圖像，未經(jīng)掃描的圖像區(qū)域保持為空白）
（Twisted contact - 插針扭曲，Metal flash - 屬粘附碎屑，
Crushed contact - 觸點(diǎn)擠壓變形，Thin contact - 插針過細(xì)）
由于受到各種機(jī)械和電子干擾或遲滯的影響，每次在被視覺系統(tǒng)捕獲到的圖像上，待測零件（插針）的位置都會有變化。因此在進(jìn)行零件檢測之前，系統(tǒng)首先必須在視野范圍內(nèi)尋獲目標(biāo)零件的位置。PPT視覺系統(tǒng)采用名為"原點(diǎn)"（Origin Tool）的視覺檢測工具來獲得屏幕上目標(biāo)零件的位置和角度。這個工具由圖像上的三個相互垂直交叉的ROI (Region of Interest) "感興趣的區(qū)域" 坐標(biāo)組成。這些ROI將告訴視覺系統(tǒng)在哪里尋獲目標(biāo)和尋獲的信息。第一和第二個ROI采用對比檢測方法 (Contrast Sensing) 以獲得目標(biāo)零件的邊的信息，并計(jì)算出起始角度；再加上第三個ROI（垂直方向）所獲得的邊的信息, 來共同確定目標(biāo)零件在圖像平面上的位置和角度。
圖5：三個ROI坐標(biāo) - 檢測插針在其背光圖像中的位置
（Primary ROI - 第一個ROI，Secondary ROI - 第二個ROI，Perpendicular ROI - 垂直ROI）
"模板"（Template）工具提供一種簡單的手段以檢測插針是否變形或扭曲以及插針外形之間的一致性。該工具非常適合于檢測零件的基本外形。由于視覺系統(tǒng)主要采用"金規(guī)"（標(biāo)準(zhǔn)零件）圖像作為自教的初始化方式，模板工具也因此極易建立。用戶只需簡單地劃定一個覆蓋整個插針圖像的特征區(qū)，并通知系統(tǒng)忽略所有在給定灰度級范圍之外的像素，系統(tǒng)就能據(jù)此"學(xué)習(xí)"而產(chǎn)生一個點(diǎn)陣圖像模板。此后，只有那些在此特征區(qū)內(nèi)并為模板所"激活"的像素才被檢測。若所有?quot;激活"的像素都在用戶定義的灰度范圍之內(nèi)，則模板工具檢測通過。示例如圖6，所有覆蓋在模板之下的像素（圖中以單灰色顯示）都應(yīng)是黑色的；若存在插針變形或扭曲，那么這些像素中就會有一部分因此變亮而無法通過模板檢測。
圖6：模板工具--檢測插針變形缺陷以及形狀校驗(yàn)
（Template of "turned ON" pixels - 像素"激活"的模板，Gird of ROIs - ROI網(wǎng)格：視覺系統(tǒng)僅僅檢測那些限在特征區(qū)內(nèi)并被模板所"激活"的像素）
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