灯丝涂粉质量实时检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光学器材领域，尤其涉及一种基于图像处理的节能灯灯丝涂粉质量的 检测方法。
【背景技术】
[0002] 全球范围内，节能灯替代传统白炽灯已经是必然的趋势。节能灯在达到同样光能 输出的前提下，只需耗费普通白炽灯用电量的1/5至1/4,而使用寿命高达8000小时，从 而可以节约大量的照明电能和费用。节能灯节能的秘密在于其灯丝上涂抹的电子粉，这种 电子粉通常是混合粉、卤粉或三基色粉。电子节能灯主要是通过镇流器给灯管灯丝加热， 大约在1160K温度时，灯丝上的电子粉就开始发射电子，电子碰撞氩原子弹性碰撞，氩原子 碰撞后，获得能量又撞击汞原子在吸收能量后，跃迀产生电离；发出253. 7nm的紫外线，紫 外线激发荧光粉发光，由于荧光灯工作时灯丝的温度在1160K左右，比白炽灯工作的温度 2200K~2700K低，所以它的寿命也大大提高到8000小时以上，又由于它不存在白炽灯那样 的电流热效应，荧光粉的能量转换效率也很高，能达到每瓦60流明。
[0003] 作为核心部件，在节能灯灯丝上均匀的涂抹上一层电子粉是节能灯生产过程中的 一项重要工序。如公开号为"CN103413740A"的中国专利文献，于2013年7月26日公开了 "一种低汞节能灯制造工艺"，首先将灯管拉长并在中间位置弯折使之成为U型管，并在其内 表面涂覆一层纳米氧化镁或者氧化铝保护膜，然后涂粉、烤管，在考管过程中调节烘烤温度 分区，然后在灯管内安装灯丝，并在灯管内设置有一个U型缓释槽用于存放汞化合物，在排 气工艺中，采用二次玻璃除气工艺，以提高管类真空，降低灯管负载对汞的消耗。
[0004] 涂粉工序容易出现涂粉过量、涂粉不足、涂粉结团和灯丝碰圈等缺陷，从而导致灯 管发黄、发黑等不良现象，导致使用寿命缩短。由于灯丝工件体积小，涂粉缺陷不明显等特 点，传统检测使用人工肉眼观测，依赖人工经验判断，无法采集精确数值进行标准化比较， 很难有效地控制该工序的质量，导致产品性能一致性较差。当以机器视觉技术替代人工视 觉后，采用先进可靠高速的检测方法，使用计算机技术对获取的图像按照既定的算法进行 分析处理，以期稳定、可靠的分析灯丝涂粉质量，具有高度可行性和必要性。
【发明内容】
[0005] 本发明需要解决的技术问题是，现有灯丝涂粉工艺的检测方法严重依赖人工经 验，缺乏数据精确比对，从而提供一种灯丝涂粉质量实时检测方法，可以提供精确的数据， 进行客观的判断。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种灯丝涂粉质量实时检测 方法，其特征是，包括如下步骤：
[0007] (1)用图像采集设备采集待检灯丝的光学图像，并转换为电子图像；
[0008] (2)对步骤⑴得到的电子图像进行二值化处理；
[0009] (3)对经过步骤⑵处理的图像，求取镍杆的宽度、高度和中心坐标；
[0010] (4)计算灯丝末端到镍杆顶端距离，并判断是否出现尾丝过长缺陷；
[0011] (5)对经过步骤（2)处理的图像，截取其中灯丝部分的图像；
[0012] (6)根据步骤（5)的图像计算灯丝在截取图像中的像素比例，并判断是否出现双 丝缺陷；
[0013] (7)对步骤（5)截取的灯丝图像，求取灯丝部分的下轮廓极值点；
[0014] (8)根据步骤（7)的数据判断是否出现涂粉结团或灯丝碰圈缺陷。
[0015] 本方案的检测方法，先将光学图像转换为电子图像，然后对电子图像进行计算机 处理，获取各个待检测点的坐标值，然后计算坐标值至测量原点之间的间距，就可以根据该 间距数值客观判定是否出现尾丝过长缺陷；同时，截取灯丝部分的图像，用图像像素所占 比例数值来判定是否出现双丝缺陷；最后，根据灯丝部分的下轮廓极值点的值，判定是否出 现涂粉结团或灯丝碰圈缺陷。由于本检测方法是依赖计算机技术的强大运算能力，所以可 以做到即时检测、即时判定，其检测过程中的数据完全是精确的，其最终判定也完全是客观 的。
[0016] 作为优选，所述步骤（2)中的二值化处理采用大津法。大津法即最大类间方差法， 是由日本学者大津于1979年提出的一种自适应的阈值确定的方法。它是按图像的灰度特 性，将图像分成背景和目标2部分。本检测方法中，只需检测作为目标的灯丝，无需考虑背 景，因此采用大津法将背景忽略，可以有效提高计算机处理速度。
[0017] 作为优选，所述步骤（3)中求取镍杆的宽度、高度和中心坐标的方法为线扫描法。 线扫描法的特点是在整幅图像中扫描某一行像素即可得出结果，应用在此处的优势在于方 法简单易行，缩短涂粉检测的时间。
[0018] 作为优选，所述步骤（3)依次包括如下步骤：
[0019] (3-1)，扫描二值化后的图像最底部一行，若从左边开始的某个像素值为255,且其 右边开始连续三个像素都为〇,则记录该像素为左边镍杆左边缘Xlil;
[0020] (3-2)，扫描二值化后的图像最底部一行，若从左边开始的某个像素值为0,且其右 边开始连续三个像素都为255,则记录该像素为左边镍杆右边缘X1^
[0021] (3-3)，计算左边镍杆的横坐标X1和宽度w丨为：.? = Wi - Xix - Xiy,
[0022] (3-4)，用同样的方法，从图像右侧扫描得到右边镍杆的横坐标x#宽度w ^
[0023] (3-5)，扫描左边镍杆横坐标所在的列，若从上边开始的某个像素值为255,且其下 方开始连续三个像素都为〇,则记录该像素为左边镍杆上边缘y1;
[0024] (3-6)，扫描右边镍杆横坐标所在的列，若从上边开始的某个像素值为255,且其下 方开始连续三个像素都为〇,则记录该像素为右边镍杆上边缘I;
[0025] (3-7)，为了消除镍杆倾斜的影响，取左右镍杆平均宽度作为镍杆宽度w，左右镍杆 顶点纵坐标的平均值作为镍杆高度，记为h，有：w = ^ h =
[0026] 上述步骤，为检测方法的步骤（3)而准确的确定测量原点和各个待检测点的坐标 值的方法，从而可以快速计算出各个待检测点的坐标值至原点间的间距数值，可以确保数 值精确，判断客观。
[0027] 作为优选，所述步骤（4)依次包括如下步骤：
[0028] (4-1)，从二值化图像的最左侧开始依次从上到下扫描各列，如果找到符合下述规 则的像素点，则记录该点坐标（x，y)并标记为左侧灯丝尾端：
[0030] 其中，fx,y为坐标（X，y)处像素值，X i为步骤⑶求得的左镍杆横坐标，w为步骤 (3)所求得的镍杆宽度，η为图像每列像素点个数。
[0031] (4-2)，如果找到符合上述规则的像素点，则说明镍杆外侧有灯丝存在，计算该点 到镍杆顶点的欧氏距离，若距离值大于阈值d，则判定左侧存在尾丝过长缺陷。
[0032] (4-3)，如果找不到符合上述规则的像素点，则说明镍杆外侧没有灯丝，不存在尾 丝过长缺陷；
[0033] (4-4)，重复上述过程从图像右侧扫描尾丝信息并判决右侧是否存在尾丝过长缺 陷。
[0034] 本方案中的步骤，为判定是否存在尾丝过长缺陷的具体步骤，由于采用了坐标定 位，在阈值范围内的为合格，在阈值范围外的为灯丝过长或过短。根据经验，阈值d -般取 值为3w。
[0035] 作为优选，所述步骤（5)中截取灯丝图像的区域，按照左上角顶点横坐标、左上顶 点纵坐标、宽度和高度描述为：(xfw, h+2w, X1-X1Iw, 4w。本方案中给出了在坐标系中步骤 (5)截取灯丝图像的四个