工業產品的表面缺陷對產品的美觀度、舒適度和使用性能等帶來不良影響，所以生產企業對產品的表面缺陷進行檢測以便及時發現并加以控制。

機器視覺的檢測方法可以很大程度上克服人工檢測方法的抽檢率低、準確性不高、實時性差、效率低、勞動強度大等弊端，在現代工業中得到越來越廣泛的研究和應用。

01表面缺陷檢測

機器視覺技術是一種無接觸、無損傷的自動檢測技術，是實現設備自動化、智能化和精密控制的有效手段，具有安全可靠、光譜響應范圍寬、可在惡劣環境下長時間工作和生產效率高等突出優點。

機器視覺檢測系統通過適當的光源和圖像傳感器(CCD攝像機)獲取產品的表面圖像，利用相應的圖像處理算法提取圖像的特征信息，然后根據特征信息進行表面缺陷的定位、識別、分級等判別和統計、存儲、查詢等操作。

02機器視覺表面缺陷系統基本組成

主要包括圖像獲取模塊、圖像處理模塊、圖像分析模塊、數據管理及人機接口模塊。

圖像獲取模塊由工業相機、光學鏡頭、光源及其夾持裝置等組成，其功能是完成產品表面圖像的采集。

在光源的照明下，通過光學鏡頭將產品表面成像于相機傳感器上，光信號先轉換成電信號，進而轉換成計算機能處理的數字信號。

目前工業相機主要基于CCD或CMOS芯片的相機，CCD是目前機器視覺最為常用的圖像傳感器。

機器視覺光源直接影響到圖像的質量，其作用是克服環境光干擾，保證圖像的穩定性，獲得對比度盡可能高的圖像。目前常用的光源有鹵素燈、熒光燈和發光二級管(LED)。LED光源以體積小、功耗低、響應速度快、發光單色性好、可靠性高、光均勻穩定、易集成等優點獲得了廣泛的應用。

由光源構成的照明系統按其照射方法可分為明場照明與暗場照明、結構光照明與頻閃光照明。明場與暗場主要描述相機與光源的位置關系，明場照明指相機直接接收光源在目標上的反射光，一般相機與光源異側分布，這種方式便于安裝；暗場照明指相機間接接收光源在目標上的散射光，一般相機與光源同側分布，它的優點是能獲得高對比度的圖像。結構光照明是將光柵或線光源等投射到被測物上，根據它們產生的畸變，解調出被測物的3維信息。頻閃光照明是將高頻率的光脈沖照射到物體上，攝像機拍攝要求與光源同步。

圖像處理模塊主要涉及圖像去噪、圖像增強與復原、缺陷的檢測和目標分割。由于現場環境、CCD圖像光電轉換、傳輸電路及電子元件都會使圖像產生噪聲，這些噪聲降低了圖像的質量從而對圖像的處理和分析帶來不良影響，所以要對圖像進行預處理以去噪。

圖像增強目的是針對給定圖像的應用場合，有目的地強調圖像的整體或局部特性，將原來不清晰的圖像變得清晰或強調某些感興趣的特征，擴大圖像中不同物體特征之間的差別，抑制不感興趣的特征，使之改善圖像質量、豐富信息量，加強圖像判讀和識別效果的圖像處理方法。

圖像復原是通過計算機處理，對質量下降的圖像加以重建或復原的處理過程。圖像復原很多時候采用與圖像增強同樣的方法，但圖像增強的結果還需要下一階段來驗證；而圖像復原試圖利用退化過程的先驗知識，來恢復已被退化圖像的本來面目，如加性噪聲的消除、運動模糊的復原等。圖像分割的目的是把圖像中目標區域分割出來，以便進行下一步的處理。

03表面缺陷檢測應用

為什么要使用表面缺陷檢測系統呢？——保證產品質量，改善生產工藝，減少人工成本。

在很多行業的外觀缺陷檢測環節，應用的領域十分的廣泛，主要包括鋼鐵冶金，有色金屬加工，高精銅板帶，鋁板帶，鋁箔，不銹鋼制造，電子素材，無紡布，織物，玻璃，紙張，薄膜等領域，例如：

1.新能源電池的外觀缺陷檢測，比如極片有無毛刺，極片、疊片、封裝包是否存在起皺、壓傷夾傷、劃痕、凹凸等不良缺陷。

2.PCB電路板上的劃痕、露銅、臟污、染色不良等缺陷。

3.半導體芯片表面的瑕疵，如劃痕、印字傾斜、異物污染、漏芯、封裝表面氣泡空洞等。

4.五金配件領域，檢測螺絲釘、軸承、彈簧等部件是否存在凹坑劃傷、字符缺失、缺損、彎曲、臟污、劃傷等外觀缺陷。

5.檢測LCD屏幕表面的缺陷，例如缺損，瑕疵和劃痕等。

6.檢測印刷品的污點和色差等缺陷。

7.食品包裝上的字符、污點、劃痕、邊緣缺失、裂紋、顏色區分、線狀異色、印刷缺損、色差等。

8.電子設備表面的字符識別和字符缺陷檢測。

9.造紙行業造紙過程中的缺陷，例如污漬、色斑和雜質的檢測。