基于机器视觉的IC卡面印刷缺陷检测系统的设计与实现

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随着社会的不断进步和经济的快速发展,人们对于各类产品的表面印刷质量要求更是越来越高。然而在印刷过程中,产品表面常会出现不同程度的缺陷。表面的缺陷不仅会影响产品的商业价值和使用,而且还可能会影响产品的二次深加工。对于印刷质量的检测,传统的人工目测法因主观性强、效率低、成本高等缺点,已不能满足现代化工业生产的要求。近年来,随着电子技术、计算机等技术的快速发展,基于机器视觉的印刷品图像缺陷检测技术应运而生,成为一种新的质量检测的重要手段。因此,研究该技术具有很高的实用价值和意义。  国内外许多厂家研制了很多成型的机器视觉系统设备,设备的自动化、智能化程度也相当高,但是很难满足企业不改变生产线流程或不改造生产线结构的要求。并且,由于生产线的形式以及产品的类型繁多,没有通用的机器视觉设备不经过改造就能直接应用到实际生产中,具体的应用通常需要定制一个新的机器视觉系统。本课题以某IC卡制造企业的需求为依据,把机器视觉技术应用到该企业的实际生产中,目的是对IC卡印刷质量进行在线缺陷检测,实现了基于机器视觉的IC卡面印刷缺陷检测系统的总体设计,基本满足了企业在流水线生产过程中检测缺陷IC卡的需求。  首先,本文在深入研究基于机器视觉的印刷品检测系统的基础上,针对系统的开发需求,对实验系统中的各硬件选择原则做了详细的理论分析和计算,设计并搭建了一套由PC机、面阵COMS彩色数字工业相机、光学镜头、照明光源以及由FPGA组成的相机外围控制电路等组成的印刷品缺陷检测实验系统,为进行印刷品缺陷检测研究提供了实验平台。其次,在总结归纳几种常用的缺陷检测算法后,本文设计了一种基于图像差分法的印刷图像缺陷检测方案,该方案分为预处理和实时检测两步,预处理主要纠正镜头的畸变、设定各种图像检测参数与阈值以及制作标准模板;实时检测综合应用了中值滤波、图像灰度化、图像配准、图像差分、图像分割、数学形态学处理、Blob分析等多种图像处理算法,不仅能够检测出IC卡印刷图像是否存在缺陷,而且还能给出缺陷的具体信息,如位置、大小等。最后,本着最大节省CPU处理时间的原则,采用HALCON和VC++混合编程的方式设计和开发了一套IC卡印刷质量检测系统软件,完成了账户管理、相机控制、图像采集、新建模板、检测精度设置、检测感兴趣区域设置、PC机与FPGA控制器的通信等功能;提供了友善、简易、清晰直观的用户操作界面,使用户既能看到相机采集界面,又能看到实时的处理结果及提示信息,便于操作人员观察和使用;配合检测装置,软件能自动地识别出有缺陷的IC卡,发出报警信息,并对缺陷进行编号,同时记录缺陷的坐标、面积以及发现时间等信息;与其他检测软件相比,增加了账户管理功能,保证软件运行的安全性和被监控性。  实验证明,本文设计的IC卡面印刷图像缺陷检测系统基本满足实时检测的要求,系统功能完善,使用方便,具备良好的性能和可靠性。
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