虹科高速卷材检测系统——基于机器视觉检测和识别缺陷

像塑料、纸、箔、薄膜、金属和非织造布等材料的制造商在非常高速的卷材生产时，依靠基于机器视觉来检测和识别缺陷。100%表面检测让制造商保持竞争力，并通过在生产过程中及早发现和解决问题来满足监管要求，避免有缺陷的货物流入市场。

虹科合作伙伴Matrox的客户研发的Active Inspection, Inc. (以下简写为AI) (Grand Rapids, MI)系统可以对表面、印刷和标签进行100%检测。AI表面检测系统可对塑料、纸张、箔、非织造布和许多其它基材进行检测，包括转换应用中的涂层和层压工艺。系统带有自适应的滤光片，用于检测有光泽、无光泽和纹理的表面。该系统还支持多摄像头结构，以检测广泛的宽度和分辨率组合。AI表面检测各种缺陷，如凝胶、跳动、针孔、卷痕、孔和划痕。

如何检测缺陷取决于被检测材料的表面是否均匀或有纹理。识别像纸张和金属这样的均匀卷材中的缺陷，需要找到与均匀背景不同的区域。识别纹理表面的缺陷会带来更多挑战，因为这些缺陷难定义和定性。

AI Surface系统包括8台Teledyne Dalsa公司的Piranha2或Piranha3黑白线扫描相机（P2-2x-04K40或P3-8x-08k40）、基于Windows系统的高性能多CPU工作区、National Instruments数字I/O和模拟输出（9421、9472和9263模块，位于cDAQ-9174 USB机箱中）、Prophotonix Lotus LED线条灯、1个标记器、1个编码器和1个微软SQL数据库服务器。摄像机与虹科Camera Link图像采集卡连接，它可以提供基于FPGA的处理卸载功能。

速度较慢和分辨率较低的系统采用2台Piranha2摄像机连接到虹科 Camera Link图像采集卡，而高速和高分辨率的应用则使用4台Piranha3摄像机连接到虹科 Camera Link图像采集卡。使用虹科的Matrox Imaging Library（MIL）软件平台的图像处理、blob分析和校准模块处理图像。使用的处理操作包括卷积、二值化、形态学（扩张和侵蚀）、校正和投影。AI Surface系统以670英尺/分钟的速度检测130英寸宽的卷材。该检测系统可以检测小至0.008英寸乘0.008英寸的缺陷。

该检测系统的可通过触摸屏、鼠标或键盘控制人机界面，设计注重易用性和实时反馈，因此操作员在使用一次之后就可以成为专家。在任何时候，操作员都可以通过触摸来记录完整的网页。这些数据可以通过检测系统回放，用于调整或进行过程分析。记录也可以存档供以后使用，这对工艺工程师来说是非常宝贵的。用户可以通过第二个显示器进行缺陷分析和系统操作，显示完整的卷材或板材。提供不同的显示选项，如查看最后一个缺陷、选定的区域或查看整个卷材或板材。

用户可配置的2D Web查看器

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人机界面实时反馈，操作员可结合反馈数据调整系统，在正常的工艺变化条件下，找到真正的缺陷。该系统可访问内置分类器，并配有决策矩阵。对可存储的配方数量没有限制，因此可根据产品、订单或基材应用专门的质量设置。所有相关信息，包括缺陷图像，都存储在易于访问的XML文件格式中。这些信息可以被Excel或任何数据挖掘软件使用。

实时缺陷检测

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支持报警、标记、机器控制和清除。当发现严重的缺陷时，操作员会在屏幕上看到该缺陷，并激活一个指定的行动序列，如驱动下游设备进行剔除。人工智能支持智能编码接口，以实现在分切机或刮刀机上自动清除。

AI为客户提供实时检测系统，该系统由市面上现成的硬件组件和软件构建。这些系统可自行安装，提供完整的、100%检测解决方案，具有成本效益，与平台无关且易于使用。目前，全球范围内在不同的行业安装有超过30个表面检测系统，包括铝制造业、塑料和工程工业、产品制造业以及造纸厂。

AI卷材检测系统使Knowlton Technologies, LLC（纽约州沃特敦）等客户可以提高产品质量，并显著降低劳动力成本。1808年，Knowlton Technologies公司是一家造纸厂，到现在已经成为过滤、摩擦和定制设计复合网、原型设计和制造方面的世界领导者。

高级材料工程师Richard F. Barlow解释了工厂从安装AI卷材检测系统所获得的好处："AI Surface系统让我们从每个100%的手工检测程序中减少三名工人，安装了这套系统之后，可以将他们安置在更高附加值的岗位上，这使我们能够快速实现投资回报。此外，用户界面的设置非常简单，可以根据不同客户的需求创建多个自定义分类器并链接到他们的特定等级。我们的机器操作员对操作检测系统的简便性感到非常满意。”

高级缺陷分类

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展望未来，Active Inspection计划开发使用CMOS相机的检测系统，支持更高的生产线速度。另外，AI系统将提供多达16台摄像机的支持——目前最多支持8台摄像机。
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功能丰富的高性能Camera Link图像采集卡系列

Matrox Radient eV-CL是Camera Link系列图像采集卡，功能非常全面。该系列图像采集器提供可靠的图像采集、扩展电缆长度和高帧率的图像采集，将在未来几年内扩展Camera Link标准的有效性。

Matrox Radient eV-CL概览

• 支持高性能的Camera Link相机，支持高达85MHz的Full/80-bit模式

• 提供Camera Link 2.1接口进行稳定的图像采集

• 提供PCIe 2.1 x4 或 x8 连接，最大限度地提高系统兼容性

• 利用充足的板载缓冲和 PCIe 带宽消除丢失帧情况

• 每块板支持多达四个Base或两个Full/80-bit Camera Link 摄像头，优化多相机应用

• 通过半长设计和微型Camera Link连接，最大限度地减少空间需求并最大限度地提高 PC 兼容性，实现真正的单插槽操作

• 通过延长电缆长度的相机供电 (PoCL) 支持改进和简化系统连接