2024工业产品表面缺陷自动检测系统技术要求

工业产品表面缺陷自动检测系统技术要求目 次前言 II1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14缩略语 15工业产品表面自动检测系统架构与工作流程 25.1系统架构 25.2工作流程 26工业表面缺陷自动检测系统功能要求 36.1数据采集 36.2数据管理 46.3缺陷检测 46.4缺陷评估 46.5交互显示 47工业产品表面缺陷自动检测系统关键技术组成及要求 57.1成像技术 57.2检测技术 57.3缺陷评估技术 78工业产品表面缺陷自动检测系统构建流程 7离线准备阶段 7在线检测阶段 7报告处理阶段 89工业产品表面缺陷自动检测系统的相关要求 8系统部署要求 8系统集成要求 9系统性能要求 9参考文献 10IPAGEPAGE1PAGEPAGE10工业产品表面缺陷自动检测系统技术要求范围本文件适用于指导工业产品表面缺陷自动检测系统构建与应用。本文件没有规范性引用文件。下列术语和定义适用于本文件。3.1表面缺陷surfaceimperfection[来源：GB/T40810.1－2021，定义3.12]3.2逃逸率escaperate表面缺陷检测系统未检测出的不合格品数量占该检测批次总数量的百分比。[来源：GB/T40659－2021，定义3.2]3.3误报率falsealarm表面缺陷检测系统未检测出的不合格品数量占该检测批次总数量的百分比。[来源：GB/T40659－2021，定义3.3]3.4机器学习machinelearning功能单元通过获取新知识或技能，或通过整理已有的知识或技能来改进性能的过程。[来源：GB/T5271.31－2006，定义2.31.01.02]3.5神经网络neuralnetwork[来源：GB/T5271.34－2006，定义34.01.06]缩略语下列缩略语适用于本文件。CCD：电荷耦合器件（Charge-coupledDevice）CMOS：互补金属氧化物半导体（ComplementaryMetalOxideSemiconductor）FMCW：调频连续波（FrequencyModulatedContinuousWave）MES：制造执行系统（ManufacturingExecutionSystem）TOF：飞行时间法（Timeofflight）工业产品表面缺陷自动检测系统架构如图1所示。图1工业产品表面缺陷自动检测系统架构注：实线框和箭头表示检测系统所含模块，虚线框和箭头表示外部系统/模块以及与检测系统的交互关系。工业产品表面缺陷自动检测系统包含以下模块：——缺陷检测模块：利用采集得到数据对工业产品表面进行检测，输出检出缺陷结果，核心为检测模型；——缺陷评估模块：对检出缺陷进行评估分析；23程。图2图3——系统视场：通过调整相机的位置和角度，使视场能完全覆盖待检产品；——光路设计：通过选择正光背光明场暗场、调整物距目距，设计光路以得到清晰图像；——产品表面计算成像算法：通过去模糊算法、重建算法，实现高帧率高分辨率成像；——复杂结构产品三维成像：通过调整位姿、采用深度传感器，采集三维数据。——数据传输：设计适配成像系统的传输接口，实时获取最新成像数据；——数据存储：根据数据规模选择合适的存储方式，包括云端存储与本地存储等方式。从模型更新角度，数据分为离线历史数据和在线数据，离线历史数据分为训练集、测试集，一般包含标注，在线数据为实时检测数据以及检测结果数据；——数据读写：支持离线历史数据和在线数据的读写，其中历史数据的更新频率较低，在线数据需要实时更新，需要设计更快捷的读写接口。缺陷检测模块的主要功能是基于数据采集系统采集到的图像/点云数据，对缺陷进行检测，输出缺陷的位置、类别、尺寸信息。检测系统包括以下要求：——数据预处理：对数据采集系统输出的图像或点云数据进行预处理；——缺陷特征提取：从预处理后的图像或点云数据中提取工业表面缺陷的典型特征；——缺陷定位：基于提取到的缺陷特征实现缺陷的定位与尺寸计算；——缺陷分类：基于提取到的缺陷特征实现缺陷的分类。交互显示模块的主要功能是实现缺陷自动检测系统与制造执行系统/生产管理系统等交互，并实现检测/评估结果的可视化。制造执行系统/生产管理系统需要提供给缺陷自动检测模块正在被检测的产品类型以及相应的评估标准，从而缺陷自动检测模块能够利用相对应的检测方法/模型与评估标准。缺陷自动检测模块需要将缺陷检测/评估结果提供给制造执行系统/生产管理系统，从而制造执行系统/生产管理系统能够针对性地进行劣质品分拣。CCD在相机拍摄后，将景物光线透射到CCD上，在CCD曝光后激发放出电荷，产生感光信号，由于CCD的电信号是统一收集输出的，因此具有较好的成像质量和一致性；CMOSCCDCMOS用来实现数据分布的规范化，具体实现方式包括最大最小规范化、零均值规范化等；用于在网格空间中形成表面特征的分布。具体方式主要以插值方法为主。/////体素级/点云级的标注数据。主要通过基于多层感知器的分类器实现。注离线准备阶段是在线检测前进行数据准备、模型训练系统测试，如图2所示，主要包括以下环节：————系统测试：在线检测前，需要联合测试成像系统、检测系统和相关配套系统。——待检产品无表面缺陷：产品正常通过检测系统，系统自动开始下一批次检测工作；工业产品表面缺陷自动检测系统一般包含的硬件如表所示，部署时需要根据算法要求、产线环境、预算要求等选择合适参数的硬件，并对关键硬件进行性能测试。表1核心硬件分类所属模块硬件名称作用关键参数成像模块光源提供光线类型、效率、功率、色表等光场/光路确定成像方法和成像-电源为光源和相机供电功率相机成像分辨率、帧率、视野、光谱等机械装置与产线衔接支撑成像系统-数据管理硬盘数据存储空间、读写速度等检测模块计算机/工控机支撑检测模块部署运行空间、CPU版本、配件等GPU支撑检测算法运行显存、工频、算力等交互系统计算机/工控机支撑交互系统部署运行空间、CPU版本、配件等表2核心软件分类所属模块软件名称作用关键参数成像模块成像算法用于计算成像功能、效率等图像处理常见图像处理，包括对焦、降噪等，一般相机内置功能、效率等数据管理数据库存储采集图像、标注和检测结果等数据规模、读写速度等检测模块检测算法检测待测图像，输出检测结果功能、效率、对应算法评价指标等交互系统交互软件检测评估结果可视化功能、主管评测指标等表3系统性能要求项性能要求项性能要求项对系统运行的支持意义性能评估可选参数运行效率成像、数据传输读取、缺陷检测等各模块的运行效率需要满足实际工业场景需求，部分工业场景可能要求检测的实时性需求成像帧率，单位时间内系统能够检测的面积等成像质量成像质量是检测算法正常运行的基础，良好的成像质量才能够保证缺陷被检测算法正常检出图像分辨率，图像信噪比，图像对比度，像差，成像距离等检测性能缺陷检测是实现缺陷检出与分类的核心模块，高质量的检测