臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要是發展一套自動檢測系統來檢測出DVD與VCD光碟表面上的瑕疵。此自行設計檢測系統可分為兩部分，包括供料及分類系統和機器視覺系統。檢測系統設備主要包括有個人電腦、可程式運動控制器、入料和分類機構、照明結構。將檢測光碟片一開始由供料處送至檢測機構的旋轉盤上，使用真空產生器將光碟片固定，以兩個面形CCD連續取像來判讀各種不同的瑕疵，本研究所探討的瑕疵種類包括孔洞、刮痕、油污及灰塵。利用影像相減、Blobs分析和外形處理等影像處理方法將瑕疵檢測出，由實驗結果顯示，假如所呈現的瑕疵面積大於0.026 mm2，將可被完全地檢測出。

The objective of this research was devoted to develop an automatic inspection system for detecting the flaws on the surface of VCD and DVD disk. A self-designed inspection system is divided into two subsystems including the “feeder-loading and sorter-loading” and the machine vision system. The main equipments of the present inspection system comprise a personal computer, a programmable motion controller, feeder/sorter mechanism and illumination light structure. The inspected disk was initially transported from feeder-loading to place at a rotary plate for further taking images. The disk was fixed by vacuum force and successively captured by two cameras for further detection of various flaws. The flaws of the present investigation including pinholes, scratch, oil stain and clouds were effectively recognized by using the frame processing of image Subtraction, blobs analysis and morphology method. The experimental results indicate that if the flaw area is larger than 0.026mm2, the investigated flaws are completely detected.

摘要………………………………………………………….……Ⅰ
英文摘要……………………………………………………….…Ⅱ
誌謝……………………………………………………………….Ⅲ
目錄…………………………………………………………….…Ⅳ
圖目錄………………………………………………………….…Ⅶ
表目錄…………………………………………………...…….ⅩⅠ
第一章 緒論…………………………………………………….…1
1.1 研究動機及目的……………………………………….…1
1.2 光碟片製作過程簡介…………………………………….4
1.2 全文概述……………………………………………….…8
第二章 文獻探討………………………………………………...10
2.1 自動化檢測……………………………………………...11
2.2 光碟片瑕疵的種類……………………………………...11
2.3 影像處理方法…………………………………………...13
2.4 瑕疵檢測的應用………………………………………...14
第三章 研究方法與原理………………………………..……….16
3.1 自動化機構設計原理…….....…………………………..16
3.2 光源選用與照明系統…………………………………...20
3.2.1 光源種類…………………………………………...20
3.2.2 照明方式…………………………………………...23
3.3 CCD攝影機及取像方式………………………………...26
3.3.1 CCD攝影機………………………………………...26
3.3.2 CCD攝影機選用與配置…………………………...27
3.3.3 影像擷取卡………………………………………...29
3.3.4 取像方式…………………………………………...31
3.4 影像處理方法…………………………………………...32
3.4.1 圖框處理…………………………………………...32
3.4.2 二值化……………………………………………...33
3.4.3 影像侵蝕…………………………………………...35
3.4.4 影像膨脹…………………………………………...36
3.4.5 開運算與閉運算…………………………………...36
3.4.6 連結體標示………………………………………...37
第四章 實驗設備與方法………………………………...………39
4.1 實驗系統………………….………………….………….39
4.1.1系統檢測精度………………………………………41
4.2 實驗設備………………………………………….……..41
4.3 控制與檢測流程……………………………….………..50
4.4 二值化閥值的設定……………………………………...56
4.5 軟體設計………………………....……………………...63
第五章 結果與討論………………………………………..…….64
5.1 光碟片標準與檢測後的影像…………………………...65
5.2 瑕疵與雜訊的分離……………………………………...68
5.3 檢測結果及檢測率……………………………………...70
5.4 最小瑕疵探討...…………………………………………75
5.5 討論……………………………………………………...76
第六章 結論與建議……………………………………………...78
6.1 結論……………………………………………………...78
6.2 建議……………………………………………………...79
參考文獻………………………………………………….………80
符號索引………………………………………………………….84
作者簡介…………………………………………………….……85
圖 目 錄
圖1-1 BASLER光碟片檢測機外部…………………………….3
圖1-2 BASLER光碟片檢測機內部…………………………….4
圖1-3 光碟片製程示意圖…………..……………………...……..5
圖1-4 CD-R光碟片構造圖…….………………………………..6
圖2-1 亮斑……………………………………………………….12
圖2-2 缺痕……………………………………………………….12
圖2-3 刮痕……………………………………………………….12
圖2-4 毛細管…………………………………………………….12
圖2-5 油污…………………………………….…………………12
圖2-6 彈痕…………..…………………………………………...12
圖2-7 孔洞………………………….……………………………13
圖2-8 塵埃……………………………………...………………..13
圖3-1 入料傳動機構圖.……..……………..………………..…..17
圖3-2 傳送光碟片之旋轉機構圖……………………………….18
圖3-3 打光取像檢測機構圖………..……………..…………….18
圖3-4 出料及處理機構圖……………………………………….19
圖3-5 反射光源照射示意圖…………………………………….25
圖3-6 線狀CCD工作原理圖……………………………………28
圖3-7 取像區重疊示意圖……………………………………….32
圖3-8 原影像的特性分布圖…………………………………….35
圖3-9 二值化後的影像分布圖…..………….………………..…35
圖3-10 3*3像素示意圖.…………………….…………………36
圖3-11 幅長碼Run-Length-code.…………..….…….………….37
圖4-1 CD-R光碟片……….…………...………….……………42
圖4-2 光源………………………...……………………...……...42
圖4-3 電源供應器………………………………….……………43
圖4-4 CCD及鏡頭一組….………………………………….…45
圖4-5 物距與像距關係圖……………………………………….45
圖4-6 真空吸力旋轉盤機構…………....……………………….46
圖4-7 真空吸力旋轉盤設計圖.…………………………...…….46
圖4-8 滑軌機構……...………………………………………..…47
圖4-9 旋轉機構馬達及驅動器………………………..………...48
圖4-10 實驗設備實體圖..…………………………………….…48
圖4-11 實驗設備實體圖(續)……………………………………49
圖4-12 系統流程圖……………………………………………...50
圖4-13 步驟一示意圖…………………………………………...52
圖4-14 步驟二示意圖…………………………………………...53
圖4-15 步驟三示意圖…………………………………………...54
圖4-16 步驟三示意圖(續)………………………………………55
圖4-17 取像重疊區域示意圖…………………………………...56
圖4-18 標準影像………………………………………………...57
圖4-19 瑕疵影像………………………………………………...58
圖4-20 相減後影像……………………………………………...58
圖4-21 標準影像灰階統計圖…………………………………...58
圖4-22 瑕疵影像灰階統計圖…………………………………...59
圖4-23 相減後影像灰階統計圖………………………………...59
圖4-24 相減後影像灰階統計圖(二值化閥值1~50)……………59
圖4-25 Threshold=6…………………………………………….60
圖4-26 Threshold=9…………………………………………….61
圖4-27 Threshold=13..………………………………………….61
圖4-28 Threshold=15..………………………………………….61
圖4-29 Threshold=18..………………………………………….62
圖4-30 系統操作介面…………………………………………...64
圖5-1 標準影像………………………………………………….65
圖5-2 刮痕影像………………………………………………….66
圖5-3 孔洞影像………………………………………………….66
圖5-4 塵埃影像………………………………………………….67
圖5-5 油污影像………………………………………………….67
圖5-6 系統檢測最小瑕疵影像…………………………………76
表 目 錄
表1-1 主要CD-R光碟片用染料之比較……………………….…7
表2-1 瑕疵種類…………………………..…………………...….11
表4-1 相減後影像經二值化後的連結體分析……………….…60
表5-1 最大雜訊分析…………………………………………….68
表5-2 50片光碟檢測結果……………………………………..70
表5-3 20片不良品經Blob分析的最大連結體面積………….74

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