基于圖像處理的石英晶體片分選系統

　　1 引言

　　在石英晶體片的生產(chǎn)過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)切割、研磨等工藝過(guò)程，其中一部分石英晶體片會(huì )產(chǎn)生崩邊、掉碴、裂紋、斷裂、劃傷等物理缺陷，這樣的殘片必須篩選出來(lái)。目前生產(chǎn)過(guò)程中主要是依靠人工，通過(guò)目視方法檢驗石英晶體片存在的缺陷。這種方法存在如下弊端：

　　1) 檢驗結果不統一。缺陷的形狀千差萬(wàn)別，由于人的視覺(jué)及思維的差別，對存在的缺陷很難用準確的圖形和文字描述，因此既沒(méi)有行業(yè)標準，各企業(yè)也沒(méi)有量化的檢驗標準，即使是同一個(gè)操作人員，兩次檢驗結果也不完全一樣。

　　2) 檢驗結果易受人為因素影響。由于工作枯燥、持續時(shí)間長(cháng)、眼睛容易疲勞，檢驗完全是憑感覺(jué)，檢驗結果在很大程度上取決于人的精神和身體狀態(tài)。

　　隨著(zhù)計算機、圖像處理、通訊以及控制技術(shù)的飛速發(fā)展，目前已經(jīng)具備了改變石英晶體片檢驗現狀的技術(shù)基礎。筆者研制了一種基于圖像處理的光機電一體化石英晶體片分選系統。為石英晶體片品質(zhì)篩選開(kāi)辟了新的途徑。

　　2 系統工作原理

　　石英晶體片品質(zhì)分選系統是光機電一體化的高技術(shù)設備，采用計算機圖像處理技術(shù)識別石英晶體片品質(zhì)，在完成對樣本的人工建模后，能自動(dòng)完成石英晶體片輸送、檢測、分類(lèi)，可以完全取代人工檢測，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　石英晶體片品質(zhì)分選系統從硬件上分為物料輸送、分選機構、圖像采集、控制器、電源和電腦主機6個(gè)組成單元，如圖1所示。從軟件上分為控制器軟件和圖像處理軟件包兩部分。

物料輸送單元是由振動(dòng)輸料器和驅動(dòng)電路組成，實(shí)現物料的自動(dòng)輸送。其中振動(dòng)輸料器包括圓振和直振兩部分，圓振同時(shí)也是桶形料倉。在桶壁上有從底到頂的螺旋線(xiàn)形料道，石英晶體片在振動(dòng)的作用下，沿料道形成連續、整齊的排列運動(dòng)，最終到達料倉出口。直振的人口與圓振的出口相連，在直振的出口處有一個(gè)光電開(kāi)關(guān)，用于檢測該位置是否存在石英晶體片。石英晶體片在振動(dòng)的作用下直線(xiàn)行走，當停止振動(dòng)時(shí)即運動(dòng)停止。

　　分選機構單元由步進(jìn)電機、檢測盤(pán)、分選盤(pán)和電磁鐵組成。檢測盤(pán)和分選盤(pán)安裝在步進(jìn)電機軸上，由步進(jìn)電機驅動(dòng)同步旋轉。檢測盤(pán)和分選盤(pán)上都均勻分布了8個(gè)孔，分選盤(pán)底部帶有翻蓋，并在翻蓋上安裝有永久磁鋼。當檢測盤(pán)靜止時(shí)。直振的出口對準檢測盤(pán)上的一個(gè)孔，石英晶體片可以落入檢測盤(pán)。同時(shí)檢測盤(pán)上的下一個(gè)孔位與光學(xué)顯微鏡頭相對應。分選盤(pán)靜止位置下安裝有電磁鐵。電磁鐵通電后翻蓋打開(kāi)，使該孔內的石英晶體片落入料盒內。

　　圖像采集單元由光學(xué)顯微鏡、CCD攝像頭和高分辨率圖像捕捉卡組成。圖像捕捉卡安裝在電腦主機中。通過(guò)調節光學(xué)顯微鏡的焦距和放大倍數，可以獲得滿(mǎn)意的圖像。CCD攝像頭實(shí)現圖像的光電轉換，圖像捕捉卡最終完成計算機成像。

　　控制器單元由單片機和USB通信接口、步進(jìn)電機驅動(dòng)電路、電磁鐵驅動(dòng)電路、振動(dòng)盤(pán)輸料器控制電路等組成。單片機通過(guò)USB通信接口接收控制命令和分類(lèi)命令，從而控制整個(gè)系統的機械動(dòng)作。

　　圖像處理軟件是基于Windows操作系統的應用軟件，具有人機對話(huà)、樣本生成、圖像數字處理、分類(lèi)及管理全系統的功能。該軟件采用VC++語(yǔ)言編寫(xiě)。

　　以一個(gè)石英晶體片的分選過(guò)程為例，系統工作原理如下：