燈絲涂粉質量實時檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于光學器材領域，尤其涉及一種基于圖像處理的節能燈燈絲涂粉質量的 檢測方法。
【背景技術】
[0002] 全球范圍內，節能燈替代傳統白熾燈已經是必然的趨勢。節能燈在達到同樣光能 輸出的前提下，只需耗費普通白熾燈用電量的1/5至1/4,而使用壽命高達8000小時，從 而可以節約大量的照明電能和費用。節能燈節能的秘密在于其燈絲上涂抹的電子粉，這種 電子粉通常是混合粉、鹵粉或三基色粉。電子節能燈主要是通過鎮流器給燈管燈絲加熱， 大約在1160K溫度時，燈絲上的電子粉就開始發射電子，電子碰撞氬原子彈性碰撞，氬原子 碰撞后，獲得能量又撞擊汞原子在吸收能量后，躍迀產生電離；發出253. 7nm的紫外線，紫 外線激發熒光粉發光，由于熒光燈工作時燈絲的溫度在1160K左右，比白熾燈工作的溫度 2200K~2700K低，所以它的壽命也大大提高到8000小時以上，又由于它不存在白熾燈那樣 的電流熱效應，熒光粉的能量轉換效率也很高，能達到每瓦60流明。
[0003] 作為核心部件，在節能燈燈絲上均勻的涂抹上一層電子粉是節能燈生產過程中的 一項重要工序。如公開號為"CN103413740A"的中國專利文獻，于2013年7月26日公開了 "一種低汞節能燈制造工藝"，首先將燈管拉長并在中間位置彎折使之成為U型管，并在其內 表面涂覆一層納米氧化鎂或者氧化鋁保護膜，然后涂粉、烤管，在考管過程中調節烘烤溫度 分區，然后在燈管內安裝燈絲，并在燈管內設置有一個U型緩釋槽用于存放汞化合物，在排 氣工藝中，采用二次玻璃除氣工藝，以提高管類真空，降低燈管負載對汞的消耗。
[0004] 涂粉工序容易出現涂粉過量、涂粉不足、涂粉結團和燈絲碰圈等缺陷，從而導致燈 管發黃、發黑等不良現象，導致使用壽命縮短。由于燈絲工件體積小，涂粉缺陷不明顯等特 點，傳統檢測使用人工肉眼觀測，依賴人工經驗判斷，無法采集精確數值進行標準化比較， 很難有效地控制該工序的質量，導致產品性能一致性較差。當以機器視覺技術替代人工視 覺后，采用先進可靠高速的檢測方法，使用計算機技術對獲取的圖像按照既定的算法進行 分析處理，以期穩定、可靠的分析燈絲涂粉質量，具有高度可行性和必要性。

【發明內容】

[0005] 本發明需要解決的技術問題是，現有燈絲涂粉工藝的檢測方法嚴重依賴人工經 驗，缺乏數據精確比對，從而提供一種燈絲涂粉質量實時檢測方法，可以提供精確的數據， 進行客觀的判斷。
[0006] 為了實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：一種燈絲涂粉質量實時檢測 方法，其特征是，包括如下步驟：
[0007] (1)用圖像采集設備采集待檢燈絲的光學圖像，并轉換為電子圖像；
[0008] (2)對步驟⑴得到的電子圖像進行二值化處理；
[0009] (3)對經過步驟⑵處理的圖像，求取鎳桿的寬度、高度和中心坐標；
[0010] (4)計算燈絲末端到鎳桿頂端距離，并判斷是否出現尾絲過長缺陷；
[0011] (5)對經過步驟（2)處理的圖像，截取其中燈絲部分的圖像；
[0012] (6)根據步驟（5)的圖像計算燈絲在截取圖像中的像素比例，并判斷是否出現雙 絲缺陷；
[0013] (7)對步驟（5)截取的燈絲圖像，求取燈絲部分的下輪廓極值點；
[0014] (8)根據步驟（7)的數據判斷是否出現涂粉結團或燈絲碰圈缺陷。
[0015] 本方案的檢測方法，先將光學圖像轉換為電子圖像，然后對電子圖像進行計算機 處理，獲取各個待檢測點的坐標值，然后計算坐標值至測量原點之間的間距，就可以根據該 間距數值客觀判定是否出現尾絲過長缺陷；同時，截取燈絲部分的圖像，用圖像像素所占 比例數值來判定是否出現雙絲缺陷；最后，根據燈絲部分的下輪廓極值點的值，判定是否出 現涂粉結團或燈絲碰圈缺陷。由于本檢測方法是依賴計算機技術的強大運算能力，所以可 以做到即時檢測、即時判定，其檢測過程中的數據完全是精確的，其最終判定也完全是客觀 的。
[0016] 作為優選，所述步驟（2)中的二值化處理采用大津法。大津法即最大類間方差法， 是由日本學者大津于1979年提出的一種自適應的閾值確定的方法。它是按圖像的灰度特 性，將圖像分成背景和目標2部分。本檢測方法中，只需檢測作為目標的燈絲，無需考慮背 景，因此采用大津法將背景忽略，可以有效提高計算機處理速度。
[0017] 作為優選，所述步驟（3)中求取鎳桿的寬度、高度和中心坐標的方法為線掃描法。 線掃描法的特點是在整幅圖像中掃描某一行像素即可得出結果，應用在此處的優勢在于方 法簡單易行，縮短涂粉檢測的時間。
[0018] 作為優選，所述步驟（3)依次包括如下步驟：
[0019] (3-1)，掃描二值化后的圖像最底部一行，若從左邊開始的某個像素值為255,且其 右邊開始連續三個像素都為〇,則記錄該像素為左邊鎳桿左邊緣Xlil;
[0020] (3-2)，掃描二值化后的圖像最底部一行，若從左邊開始的某個像素值為0,且其右 邊開始連續三個像素都為255,則記錄該像素為左邊鎳桿右邊緣X1^
[0021] (3-3)，計算左邊鎳桿的橫坐標X1和寬度w丨為：.? = Wi - Xix - Xiy,
[0022] (3-4)，用同樣的方法，從圖像右側掃描得到右邊鎳桿的橫坐標x#寬度w ^
[0023] (3-5)，掃描左邊鎳桿橫坐標所在的列，若從上邊開始的某個像素值為255,且其下 方開始連續三個像素都為〇,則記錄該像素為左邊鎳桿上邊緣y1;
[0024] (3-6)，掃描右邊鎳桿橫坐標所在的列，若從上邊開始的某個像素值為255,且其下 方開始連續三個像素都為〇,則記錄該像素為右邊鎳桿上邊緣I;
[0025] (3-7)，為了消除鎳桿傾斜的影響，取左右鎳桿平均寬度作為鎳桿寬度w，左右鎳桿 頂點縱坐標的平均值作為鎳桿高度，記為h，有：w = ^ h =
[0026] 上述步驟，為檢測方法的步驟（3)而準確的確定測量原點和各個待檢測點的坐標 值的方法，從而可以快速計算出各個待檢測點的坐標值至原點間的間距數值，可以確保數 值精確，判斷客觀。
[0027] 作為優選，所述步驟（4)依次包括如下步驟：
[0028] (4-1)，從二值化圖像的最左側開始依次從上到下掃描各列，如果找到符合下述規 則的像素點，則記錄該點坐標（x，y)并標記為左側燈絲尾端：
[0030] 其中，fx,y為坐標（X，y)處像素值，X i為步驟⑶求得的左鎳桿橫坐標，w為步驟 (3)所求得的鎳桿寬度，η為圖像每列像素點個數。
[0031] (4-2)，如果找到符合上述規則的像素點，則說明鎳桿外側有燈絲存在，計算該點 到鎳桿頂點的歐氏距離，若距離值大于閾值d，則判定左側存在尾絲過長缺陷。
[0032] (4-3)，如果找不到符合上述規則的像素點，則說明鎳桿外側沒有燈絲，不存在尾 絲過長缺陷；
[0033] (4-4)，重復上述過程從圖像右側掃描尾絲信息并判決右側是否存在尾絲過長缺 陷。
[0034] 本方案中的步驟，為判定是否存在尾絲過長缺陷的具體步驟，由于采用了坐標定 位，在閾值范圍內的為合格，在閾值范圍外的為燈絲過長或過短。根據經驗，閾值d -般取 值為3w。
[0035] 作為優選，所述步驟（5)中截取燈絲圖像的區域，按照左上角頂點橫坐標、左上頂 點縱坐標、寬度和高度描述為：(xfw, h+2w, X1-X1Iw, 4w。本方案中給出了在坐標系中步驟 (5)截取燈絲圖像的四個