摘要：針對現(xiàn)今工業(yè)薄膜生產過程中薄膜大幅寬且生產速度更快，無錫創(chuàng)視新科技有限公司經過潛心研究試驗，開發(fā)設計出基于FPGA的快速薄膜瑕疵檢在線測系統(tǒng)方案。系統(tǒng)通過采用相關系數(shù)法準確求出薄膜灰度圖像的最小重復周期，根據(jù)最小重復周期確定兩個比對圖像塊并求出差值圖像，再將差值圖像二值化再進行形態(tài)學處理，最后經過面積約束條件找出薄膜瑕疵所在位置。充分利用FPGA并行處理的優(yōu)勢，提高了圖像處理的速度。實踐應用證明，該系統(tǒng)能夠在300 m/min的薄膜生產線上成功檢測出瑕疵面積僅10個像素的瑕疵，滿足現(xiàn)代薄膜瑕疵在線檢測的應用需求。
  1.薄膜瑕疵在線檢測系統(tǒng)
  目前薄膜瑕疵檢測系統(tǒng)大多采用工業(yè)計算機、線掃描相機、旋轉編碼器和線型光源的方案。在生產時，由高亮LED組成的線型聚光冷光源采用透射或反射的方式照射在薄膜表面，通過與薄膜運行同步的旋轉編碼器觸發(fā)，使架設在生產線上的線掃描相機同步掃描，將相機采集到的薄膜圖像通過工業(yè)計算機上的采集卡實時傳送給圖像處理系統(tǒng)軟件進行瑕疵識別處理。由于瑕疵圖像的灰階分布與正常圖像的灰階分布存在明顯差異，從而使系統(tǒng)能夠發(fā)現(xiàn)瑕疵，同時對瑕疵進行有效的判定、分類及后續(xù)處理。

  在實際生產中，對于幅面較寬的薄膜，可以采用多個線掃描相機并行采集圖像，同時傳送給工業(yè)計算機的方式。然而隨著幅寬增寬，生產運行速度更快，單位時間內采集得到的圖像數(shù)據(jù)量更大，目前常見的圖像處理軟件方式越來越不能滿足實時性的要求。無錫創(chuàng)視新科技設計開發(fā)出一種基于FPGA的薄膜瑕疵在線檢測系統(tǒng)，將主要的圖像瑕疵識別和圖像處理交給以FPGA為核心的圖像處理單元，處理結果傳送給工業(yè)計算機，這樣可以更好地適應高速、高質量生產的要求。
  2.硬件組成
  系統(tǒng)硬件由光源單元和圖像處理單元兩部分組成。光源單元包括LED線型光源和光源控制器，圖像處理單元則由線掃描相機、FPGA圖像處理板以及旋轉編碼器組成。

  3.檢測算法實現(xiàn)
  薄膜瑕疵檢測算法流程：首先將采集到的長L寬W的原始薄膜圖像進行預處理，其中包括彩色圖像灰度化處理和對比度拉伸處理；其次，通過相關系數(shù)法求出薄膜圖片的最小重復周期t并獲得(L-t)×W參考圖像塊和相同大小的待檢測圖像塊，求出兩個圖像塊的差值圖像。之后將差值圖像轉為二值圖像并進行形態(tài)學處理操作，獲得檢測結果圖像。最后，在檢測結果圖像中，當其中有白色塊的面積大于所設定的閾值w時，則該白色塊為薄膜瑕疵。
  4.系統(tǒng)軟件
  軟件系統(tǒng)操作便捷，可實現(xiàn)100%幅面的表面瑕疵檢測，各類瑕疵缺陷直觀顯示，發(fā)現(xiàn)瑕疵報警提示，實現(xiàn)了很好的系統(tǒng)聯(lián)動性，并可針對每一批次進行質量數(shù)據(jù)保存或打印。