简述外观缺陷检测，基于机器视觉技术的外观缺陷检测详解

产品外观是产品质量最重要的因素之一，是否平整有无瑕疵缺陷等不仅影响到产品美观，有的甚至直接影响产品本身的的使用和后续加工，给企业带来重大的经济损失。

而在检测时，由于产品缺陷种类繁多且干扰因素众多，例如工业机器视觉检测常见的外表缺点瑕疵检测有划伤、裂纹、毛刺、披锋、压痕、边缘缺口、外表氧化、脏污等外表缺点，这些都是可以经过视觉检测设备来快速、精确的完成工作。

外观缺陷检测原理

机器视觉检测产品的外观缺陷，利用了光学原理。当光线照射到产品表面时，各种缺陷缺陷会受到周围环境的反射和折射产生不同的结果。例如，当均匀的光垂直入射到产品表面时，如果产品表面没有缺陷，则发射方向不会改变，检测到的光是均匀的。

当产品表面出现缺陷时，所发出的光会发生变化，所检测到的图像也会随之变化。由于缺陷的存在，缺陷周围会发生应力集中和变形，所以在图像中容易观察到。如果遇到透明缺陷（如裂纹、气泡等），光会在缺陷处发生折射，光的强度会大于周围的光，因此在相机目标表面检测到的光会相应增强。如果遇到光吸收型杂质，比如砂粒，那么这个缺陷位置的光会变弱。

检测内容主要包括：

1、表面检测：污点，划痕，浅坑，浅瘤，边缘缺陷，图案缺陷等。2、尺寸测量：内圈直径，外圈直径，偏心度，高度，厚度等。在快速，准确，有效地分析缺陷类型的基础上，还克服了人眼的疲劳、准确性低、效率低等缺点，提高了生产效率和确保了产品质量。

外观缺陷检测的难点

外观缺陷检测的难点主要来自于产品本身以及检测仪器的选择，主要有以下几大类：

1）产品的多样性，经常使外观检测陷入困境；2）产品的外观缺陷除了常见的划痕、杂质、裂纹等，还有易与背景融于一体的透明胶水轮廓检测；3）反光物体通常会使图像呈现大面积白斑，无法提取缺陷特征；4）圆弧面缺陷，受弧面的影响导致视野不能做大，如用明视野法，则成像光斑非常小；用暗视野成像则对于缺陷方向有局限性；5）部分产品表面由于材质原因，灰尘、杂质与划痕难以区分检测；6）空心圆柱体内壁曲面的缺陷检测，经常由于景深不足且镜头视角受限，无法得到理想的图像。

除了缺陷检测本身固有的难点之外，在机器视觉检测系统中，光源的选择和使用也是能否精确检出缺陷的一个关键环节。光源、相机、镜头的选取与搭配，是技术人员面对的一大考验。在选择光源时，通常需要如下考虑：

1）针对不同的检测要求，光源可使用常亮模式，也可进行多工位频闪拍照；2）根据外观缺陷的形状或材质特性，可选择明场或暗场照明，同时光源角度也可按需调整；3）根据视野与精度要求，除了选择不同的相机与镜头组合外，光源的工作距离也尤为重要。

针对不同类型的外观缺陷检测光源方案

不同的外观缺陷有着不同的特征，要想达到一个好的检测效果，需要对各种光源的原理及应用熟稔于心。选择合适的光源才能更高效地面对不同缺陷的需求。以下为针对不同外观缺陷样品的常用打光方案。

1）针对反光且外形不规则的物体，可使用多角度多光谱光源。多光谱光源从多角度照射，可使物体表面不规则的区域展现出不同的成像特性；而反光面与粗糙面对光的散射效果不同，则可在图片上投射出不同的灰度信息。通过计算颜色分布和图像阴影变化，可准确突出物体表面的层次信息，方便后期抓取图像特征。

2）针对大面积大视野的样品检测，条形光源和背光源是首选光源。大尺寸背光源，通过LED的高密度排列，提供高均匀性与高亮度的照明效果，能突出物体的外形轮廓等特征。而条光的指向性强且光线均匀，通过调整角度或者多个条光组合可检测较大面积的外观缺陷。

3）针对磨砂材质的表面缺陷，可使用指向性好的光源。指向性好的光源可以突出材料表面的颗粒感；相比之下，漫射光源则会使外观缺陷的成像图没有对比度。

4）针对部分需要分多次拍照且有速度要求的样品，需使用高亮光源。多工位多次拍摄成像的外观检测，需使用频闪拍照系统，且光源体积要小，重量要轻。