外观检查上机器视觉之前要先定的三件事|照明、治具、NG 定义
外观检查的现场,经常在相机和软件都还没定的时候,就开始争论「这套视觉能不能用」。导入卡住,很少是因为算法库不够,更多是照明、治具、NG 定义这三项还没有写成现场能执行、验收能对照的文字。本文只谈导入前必须先定的这三件事。工具链怎么对照,留给另文;这里整理的是:相机还没装上去之前,要先问清什么。
这三件事没定就上相机,现场会发生什么
常见做法是先买相机、先焊支架、先请人写检测程序。可是光源一变、工件偏一点、质检和工艺对「什么叫不良」说法不齐,程序再改,判定也稳不住。汽车涂装面、家电壳体划伤、食品封口破裂或异物——同一类外观缺陷,光照条件一变,拍出来就是两张完全不同的图。
从实际承接过外观缺陷、尺寸测量、定位引导、OCR、装配防错和捆包检测的工程经验看,这三项空着就上设备,现场会陷入试拍、改阈值和开会的循环。系统不是没做出来,而是做出来之后没人敢用它判 OK/NG。若还在评估深度学习,前提更重:换型、换料、换班次之后的真实产线样本还没按规范积累,就不要进入学习。实验室照片代表不了产线。
- 照明未定:白班能检、夜班漏检;过道灯换一只,误报成批出现
- 治具未定:同一工件拍两次位置不同,阈值无法冻结,现场只能靠目视补判
- NG 定义写不成可验收文字:质检说漏检、工艺说过严,边界样本在验收会上各执一词
照明要定的是特征怎么稳定出现,不是把工件照亮
照明不是相机的附件,而是决定相机「看见什么」的一侧。角度、颜色、偏振、环境光这四件事,要分开写进光学方案。「再加一盏灯」这种口头约定,换一个班次画面就会变。
目标不是把工件整体照亮,而是让待检特征与背景的对比,在每个班次都朝同一方向出现。食品包装膜的反光、家电高光塑料、汽车金属拉丝,需要的入射方式并不相同,不要把同一套灯具直接横搬到另一类工件上。
- 角度:低角度让划痕和边缘浮出来,同轴或漫射压掉反光再看印刷和颜色;角度不定,缺陷会在画面里时隐时现
- 颜色:光源波长要对照工件与缺陷的光谱差来选;白光不能默认当成通用方案
- 偏振:压掉包装膜、油面、涂层的镜面反射;该上偏振却不上,算法会把反光当成缺陷
- 环境光:窗户、过道灯、相邻工位频闪都会进画面;要定罩和遮光,并留下白班与夜班的成像对照
治具与定位重复性,要在算法介入之前量出来
如果每次拍摄的位置都不同,却指望软件「找一找再对准」,阈值只能放宽。放宽之后漏检上升,现场就会关掉系统、回到目视。治具的任务,是让每次拍摄时工件姿态落在已经书面约定的允许偏差之内。
换型耗时、夹紧方式、有没有基准销或挡边、相机与治具之间的相对刚性,都要在导入前到现场确认,不要把「上线后再靠软件找」当成前提。旁边有冲压或传送冲击的工位,实验室桌面上定下来的支架,到线上往往站不住。
- 重复性要能量:把 X、Y、旋转的允许偏差写进书面,并用同一工件连续拍摄来验证
- 换型要可复现:夹具更换后,光轴与基准的相对位置要有复位步骤,不能靠目视对中
- 振动与刚性:按相邻设备的冲击来选支架和治具,不要按实验室里安静的桌面来选
NG 定义怎样写成验收时对得上的文字
「表面不能有伤」无法验收。写得可验收的 NG 定义,是不同班次的人对同一张图能给出同一结论,并且写明谁有权改阈值。无论汽车、家电还是食品,只要质量部门与制造部门用两套词称呼同一类缺陷,先把用语对齐。
边界样本才是验收的核心。只给明显合格和明显不合格,灰色地带会天天争执。要把临界样本、允收样本、必退样本分开建册,并约定更新步骤。不必先承诺检出能力的数字;先把判定步骤和权限写成书面。
- 缺陷类别与判定:划痕、脏污、缺件、变形等,逐条写到「看见什么算 NG」,并附示意图或实拍
- 边界样本:临界、允收、必退三类归档;验收时抽这些图,而不是只抽极端图
- 阈值变更权限:谁可以改、改完留下什么记录、是否需要质量会签
- 漏检与误报的处理:发现漏检如何升级,误报持续时可否暂停自动判定——写成现场步骤,而不是写成能力数字
事项、不定时会发生什么、建议做到哪一步
把照明、治具、NG 定义放进同一张表,导入前的缺口会一目了然。缺任何一项,相机装上去之后剩下的往往是一套还要人盯着的设备。下表可在发货或立项前对照。
| 事项 | 不定时会发生什么 | 建议做到哪一步 |
|---|---|---|
| 照明 | 班次或邻位灯光一变,误报和漏检一起增加 | 把角度、颜色、偏振、遮光写入方案,并在白班、夜班各确认一次成像 |
| 治具与定位 | 同一工件拍两次位置不同,阈值无法冻结 | 定位允许偏差写成书面,换型有复位步骤,连续拍摄验证重复性 |
| NG 定义 | 验收时边界样本争执,上线后质检与工艺各执一词 | 缺陷条目、边界样本册、改阈值权限,以及漏检与误报的处理步骤,书面约定 |
深度学习要等换型、换料、换班次都包含在内的真实产线样本,按规范积累之后再评估。样本没准备好,就不要上。工具链对照不在本文展开。
小结
外观检查导入机器视觉,成败往往在采购相机之前就定了。把照明、治具、NG 定义写成现场能执行、验收能对照的文字,再进入成像装置和软件的讨论。先上设备、再回头补这三项,返工会明显变多。
若这三项还对不齐,可以从一个工位的场景验收起步:固定照明与遮光、测明治具重复性、用边界样本册对齐判定口径。三项稳定之后,再决定试点范围,产线停机次数会少得多。