摘要：針對現(xiàn)今工業(yè)薄膜生產(chǎn)過程中薄膜大幅寬且生產(chǎn)速度更快，無錫創(chuàng)視新科技有限公司經(jīng)過潛心研究試驗，開發(fā)設(shè)計出基于FPGA的快速薄膜瑕疵檢在線測系統(tǒng)方案。系統(tǒng)通過采用相關(guān)系數(shù)法準(zhǔn)確求出薄膜灰度圖像的小重復(fù)周期，根據(jù)小重復(fù)周期確定兩個比對圖像塊并求出差值圖像，再將差值圖像二值化再進行形態(tài)學(xué)處理，后經(jīng)過面積約束條件找出薄膜瑕疵所在位置。充分利用FPGA并行處理的優(yōu)勢，提高了圖像處理的速度。實踐應(yīng)用證明，該系統(tǒng)能夠在300 m/min的薄膜生產(chǎn)線上成功檢測出瑕疵面積僅10個像素的瑕疵，滿足現(xiàn)代薄膜瑕疵在線檢測的應(yīng)用需求。

　　1.薄膜瑕疵在線檢測系統(tǒng)

　　目前薄膜瑕疵檢測系統(tǒng)大多采用工業(yè)計算機、線掃描相機、旋轉(zhuǎn)編碼器和線型光源的方案。在生產(chǎn)時，由高亮LED組成的線型聚光冷光源采用透射或反射的方式照射在薄膜表面，通過與薄膜運行同步的旋轉(zhuǎn)編碼器觸發(fā)，使架設(shè)在生產(chǎn)線上的線掃描相機同步掃描，將相機采集到的薄膜圖像通過工業(yè)計算機上的采集卡實時傳送給圖像處理系統(tǒng)軟件進行瑕疵識別處理。由于瑕疵圖像的灰階分布與正常圖像的灰階分布存在明顯差異，從而使系統(tǒng)能夠發(fā)現(xiàn)瑕疵，同時對瑕疵進行有效的判定、分類及后續(xù)處理。

　　在實際生產(chǎn)中，對于幅面較寬的薄膜，可以采用多個線掃描相機并行采集圖像，同時傳送給工業(yè)計算機的方式。然而隨著幅寬增寬，生產(chǎn)運行速度更快，單位時間內(nèi)采集得到的圖像數(shù)據(jù)量更大，目前常見的圖像處理軟件方式越來越不能滿足實時性的要求。無錫創(chuàng)視新科技設(shè)計開發(fā)出一種基于FPGA的薄膜瑕疵在線檢測系統(tǒng)，將主要的圖像瑕疵識別和圖像處理交給以FPGA為核心的圖像處理單元，處理結(jié)果傳送給工業(yè)計算機，這樣可以更好地適應(yīng)高速、高質(zhì)量生產(chǎn)的要求。

　　2.硬件組成

　　系統(tǒng)硬件由光源單元和圖像處理單元兩部分組成。光源單元包括LED線型光源和光源控制器，圖像處理單元則由線掃描相機、FPGA圖像處理板以及旋轉(zhuǎn)編碼器組成。

　　3.檢測算法實現(xiàn)

　　薄膜瑕疵檢測算法流程：首先將采集到的長L寬W的原始薄膜圖像進行預(yù)處理，其中包括彩色圖像灰度化處理和對比度拉伸處理;其次，通過相關(guān)系數(shù)法求出薄膜圖片的小重復(fù)周期t并獲得(L-t)×W參考圖像塊和相同大小的待檢測圖像塊，求出兩個圖像塊的差值圖像。之后將差值圖像轉(zhuǎn)為二值圖像并進行形態(tài)學(xué)處理操作，獲得檢測結(jié)果圖像。后，在檢測結(jié)果圖像中，當(dāng)其中有白色塊的面積大于所設(shè)定的閾值w時，則該白色塊為薄膜瑕疵。

　　4.系統(tǒng)軟件

　　軟件系統(tǒng)操作便捷，可實現(xiàn)幅面的表面瑕疵檢測，各類瑕疵缺陷直觀顯示，發(fā)現(xiàn)瑕疵報警提示，實現(xiàn)了很好的系統(tǒng)聯(lián)動性，并可針對每一批次進行質(zhì)量數(shù)據(jù)保存或打印。

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