2024工業(yè)產(chǎn)品表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求

工業(yè)產(chǎn)品表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求目 次前言 II1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14縮略語(yǔ) 15工業(yè)產(chǎn)品表面自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)與工作流程 25.1系統(tǒng)架構(gòu) 25.2工作流程 26工業(yè)表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)功能要求 36.1數(shù)據(jù)采集 36.2數(shù)據(jù)管理 46.3缺陷檢測(cè) 46.4缺陷評(píng)估 46.5交互顯示 47工業(yè)產(chǎn)品表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)組成及要求 57.1成像技術(shù) 57.2檢測(cè)技術(shù) 57.3缺陷評(píng)估技術(shù) 78工業(yè)產(chǎn)品表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建流程 7離線準(zhǔn)備階段 7在線檢測(cè)階段 7報(bào)告處理階段 89工業(yè)產(chǎn)品表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)要求 8系統(tǒng)部署要求 8系統(tǒng)集成要求 9系統(tǒng)性能要求 9參考文獻(xiàn) 10IPAGEPAGE1PAGEPAGE10工業(yè)產(chǎn)品表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求范圍本文件適用于指導(dǎo)工業(yè)產(chǎn)品表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用。本文件沒(méi)有規(guī)范性引用文件。下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1表面缺陷surfaceimperfection[來(lái)源：GB/T40810.1－2021，定義3.12]3.2逃逸率escaperate表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)未檢測(cè)出的不合格品數(shù)量占該檢測(cè)批次總數(shù)量的百分比。[來(lái)源：GB/T40659－2021，定義3.2]3.3誤報(bào)率falsealarm表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)未檢測(cè)出的不合格品數(shù)量占該檢測(cè)批次總數(shù)量的百分比。[來(lái)源：GB/T40659－2021，定義3.3]3.4機(jī)器學(xué)習(xí)machinelearning功能單元通過(guò)獲取新知識(shí)或技能，或通過(guò)整理已有的知識(shí)或技能來(lái)改進(jìn)性能的過(guò)程。[來(lái)源：GB/T5271.31－2006，定義2.31.01.02]3.5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)neuralnetwork[來(lái)源：GB/T5271.34－2006，定義34.01.06]縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件。CCD：電荷耦合器件（Charge-coupledDevice）CMOS：互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（ComplementaryMetalOxideSemiconductor）FMCW：調(diào)頻連續(xù)波（FrequencyModulatedContinuousWave）MES：制造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecutionSystem）TOF：飛行時(shí)間法（Timeofflight）工業(yè)產(chǎn)品表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。圖1工業(yè)產(chǎn)品表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)注：實(shí)線框和箭頭表示檢測(cè)系統(tǒng)所含模塊，虛線框和箭頭表示外部系統(tǒng)/模塊以及與檢測(cè)系統(tǒng)的交互關(guān)系。工業(yè)產(chǎn)品表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)包含以下模塊：——缺陷檢測(cè)模塊：利用采集得到數(shù)據(jù)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品表面進(jìn)行檢測(cè)，輸出檢出缺陷結(jié)果，核心為檢測(cè)模型；——缺陷評(píng)估模塊：對(duì)檢出缺陷進(jìn)行評(píng)估分析；23程。圖2圖3——系統(tǒng)視場(chǎng)：通過(guò)調(diào)整相機(jī)的位置和角度，使視場(chǎng)能完全覆蓋待檢產(chǎn)品；——光路設(shè)計(jì)：通過(guò)選擇正光背光明場(chǎng)暗場(chǎng)、調(diào)整物距目距，設(shè)計(jì)光路以得到清晰圖像；——產(chǎn)品表面計(jì)算成像算法：通過(guò)去模糊算法、重建算法，實(shí)現(xiàn)高幀率高分辨率成像；——復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品三維成像：通過(guò)調(diào)整位姿、采用深度傳感器，采集三維數(shù)據(jù)?！獢?shù)據(jù)傳輸：設(shè)計(jì)適配成像系統(tǒng)的傳輸接口，實(shí)時(shí)獲取最新成像數(shù)據(jù)；——數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：根據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)模選擇合適的存儲(chǔ)方式，包括云端存儲(chǔ)與本地存儲(chǔ)等方式。從模型更新角度，數(shù)據(jù)分為離線歷史數(shù)據(jù)和在線數(shù)據(jù)，離線歷史數(shù)據(jù)分為訓(xùn)練集、測(cè)試集，一般包含標(biāo)注，在線數(shù)據(jù)為實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)以及檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)；——數(shù)據(jù)讀寫(xiě)：支持離線歷史數(shù)據(jù)和在線數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，其中歷史數(shù)據(jù)的更新頻率較低，在線數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)更新，需要設(shè)計(jì)更快捷的讀寫(xiě)接口。缺陷檢測(cè)模塊的主要功能是基于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的圖像/點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)缺陷進(jìn)行檢測(cè)，輸出缺陷的位置、類別、尺寸信息。檢測(cè)系統(tǒng)包括以下要求：——數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸出的圖像或點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；——缺陷特征提?。簭念A(yù)處理后的圖像或點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取工業(yè)表面缺陷的典型特征；——缺陷定位：基于提取到的缺陷特征實(shí)現(xiàn)缺陷的定位與尺寸計(jì)算；——缺陷分類：基于提取到的缺陷特征實(shí)現(xiàn)缺陷的分類。交互顯示模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)與制造執(zhí)行系統(tǒng)/生產(chǎn)管理系統(tǒng)等交互，并實(shí)現(xiàn)檢測(cè)/評(píng)估結(jié)果的可視化。制造執(zhí)行系統(tǒng)/生產(chǎn)管理系統(tǒng)需要提供給缺陷自動(dòng)檢測(cè)模塊正在被檢測(cè)的產(chǎn)品類型以及相應(yīng)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，從而缺陷自動(dòng)檢測(cè)模塊能夠利用相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法/模型與評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。缺陷自動(dòng)檢測(cè)模塊需要將缺陷檢測(cè)/評(píng)估結(jié)果提供給制造執(zhí)行系統(tǒng)/生產(chǎn)管理系統(tǒng)，從而制造執(zhí)行系統(tǒng)/生產(chǎn)管理系統(tǒng)能夠針對(duì)性地進(jìn)行劣質(zhì)品分揀。CCD在相機(jī)拍攝后，將景物光線透射到CCD上，在CCD曝光后激發(fā)放出電荷，產(chǎn)生感光信號(hào)，由于CCD的電信號(hào)是統(tǒng)一收集輸出的，因此具有較好的成像質(zhì)量和一致性；CMOSCCDCMOS用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分布的規(guī)范化，具體實(shí)現(xiàn)方式包括最大最小規(guī)范化、零均值規(guī)范化等；用于在網(wǎng)格空間中形成表面特征的分布。具體方式主要以插值方法為主。/////體素級(jí)/點(diǎn)云級(jí)的標(biāo)注數(shù)據(jù)。主要通過(guò)基于多層感知器的分類器實(shí)現(xiàn)。注離線準(zhǔn)備階段是在線檢測(cè)前進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、模型訓(xùn)練系統(tǒng)測(cè)試，如圖2所示，主要包括以下環(huán)節(jié)：————系統(tǒng)測(cè)試：在線檢測(cè)前，需要聯(lián)合測(cè)試成像系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和相關(guān)配套系統(tǒng)?！龣z產(chǎn)品無(wú)表面缺陷：產(chǎn)品正常通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)始下一批次檢測(cè)工作；工業(yè)產(chǎn)品表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)一般包含的硬件如表所示，部署時(shí)需要根據(jù)算法要求、產(chǎn)線環(huán)境、預(yù)算要求等選擇合適參數(shù)的硬件，并對(duì)關(guān)鍵硬件進(jìn)行性能測(cè)試。表1核心硬件分類所屬模塊硬件名稱作用關(guān)鍵參數(shù)成像模塊光源提供光線類型、效率、功率、色表等光場(chǎng)/光路確定成像方法和成像-電源為光源和相機(jī)供電功率相機(jī)成像分辨率、幀率、視野、光譜等機(jī)械裝置與產(chǎn)線銜接支撐成像系統(tǒng)-數(shù)據(jù)管理硬盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間、讀寫(xiě)速度等檢測(cè)模塊計(jì)算機(jī)/工控機(jī)支撐檢測(cè)模塊部署運(yùn)行空間、CPU版本、配件等GPU支撐檢測(cè)算法運(yùn)行顯存、工頻、算力等交互系統(tǒng)計(jì)算機(jī)/工控機(jī)支撐交互系統(tǒng)部署運(yùn)行空間、CPU版本、配件等表2核心軟件分類所屬模塊軟件名稱作用關(guān)鍵參數(shù)成像模塊成像算法用于計(jì)算成像功能、效率等圖像處理常見(jiàn)圖像處理，包括對(duì)焦、降噪等，一般相機(jī)內(nèi)置功能、效率等數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)采集圖像、標(biāo)注和檢測(cè)結(jié)果等數(shù)據(jù)規(guī)模、讀寫(xiě)速度等檢測(cè)模塊檢測(cè)算法檢測(cè)待測(cè)圖像，輸出檢測(cè)結(jié)果功能、效率、對(duì)應(yīng)算法評(píng)價(jià)指標(biāo)等交互系統(tǒng)交互軟件檢測(cè)評(píng)估結(jié)果可視化功能、主管評(píng)測(cè)指標(biāo)等表3系統(tǒng)性能要求項(xiàng)性能要求項(xiàng)性能要求項(xiàng)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的支持意義性能評(píng)估可選參數(shù)運(yùn)行效率成像、數(shù)據(jù)傳輸讀取、缺陷檢測(cè)等各模塊的運(yùn)行效率需要滿足實(shí)際工業(yè)場(chǎng)景需求，部分工業(yè)場(chǎng)景可能要求檢測(cè)的實(shí)時(shí)性需求成像幀率，單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)能夠檢測(cè)的面積等成像質(zhì)量成像質(zhì)量是檢測(cè)算法正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，良好的成像質(zhì)量才能夠保證缺陷被檢測(cè)算法正常檢出圖像分辨率，圖像信噪比，圖像對(duì)比度，像差，成像距離等檢測(cè)性能缺陷檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)缺陷檢出與分類的核心模塊，高質(zhì)量的檢測(cè)