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机器视觉再助力,口罩自动化生产及缺陷检测


时间:2021-01-19

应用领域:机器视觉


新型冠状病毒疫情短短三个月扩及了全球各地,各国政府及人民都极力遏止疫情更加恶化。非常时期,疫情防护的医疗用品需求量也随之增加,而口罩更为必要外出时的基本配备。然而,口罩提供良好的隔离作用,却也因为短期间内需求量大增而导致供不应求甚至哄抬价格的现象产生。抗疫期间,有许多本业非口罩制作的工厂也开始自行生产口罩已应对紧急情况。而为了追求效率、短时间量产以及品质把关,自动化成为口罩生产一个非常关键的要点,伴随著自动化生产,品质把关方面则可搭配机器视觉来辅助检验口罩缺陷检测。机器视觉系统提供高速、高准确性,且可长期且稳定地进行重复性工作,与人工检测相比,大量减少出错率,也避免人眼检测弹性疲乏的缺点,提升产品质量及生产速度。


口罩自动化生产过程

口罩的结构一般分为三层,目前常见材质为不织布、活性碳或PM 2.5等,而在自动化生产线上,因应不同需求,每个企业所生产的机器制程及功能略有不同,但大抵流程为将三层不同功能材质布料重叠,中间压线,压上鼻梁条,再以超声波容接两边的耳线。最后,经由机器视觉检测将瑕疵品淘汰,完成口罩自动化的生产流程。



机器视觉系统使口罩制造生产自动化过程更加完善

为了避免制程中出现任何瑕疵或缺损,有些厂商增加口罩瑕疵检测,可以减少出错率。而透过机器视觉系统,则可加快口罩制程最后一个检测阶段,增加效率。而在此过程中,

工业相机能准确且快速撷取最真实影像数据,搭配后端分析软体,能帮助生产线人员在做短时间内做出最有效率的判断,也能真正减少人员成本以及制程中口罩被污染的机率。由USB 3.0 工业相机在生产线后端捕捉每个口罩成品影像,后端连接计算机,与事先汇入的正常样品资料进行比对,将每个不符合正常值的成品送入淘汰区,对产品品质做最严格把关。


以下为生产线口罩成品检验要点,透过The Imaging Source 映美精相机DMK 33UX287黑白工业相机对口罩瑕疵检测做出模拟情况:


口罩成品检测要点: 

●标志(LOGO)检测

结合图像分析,可检验口罩上的Logo 字样是否正确,移位或缺损。

口罩表面

透过图像数据,可轻易判断口罩表面及侧边是否有缺陷、脏物或污渍。

口罩齿孔及重叠压线

透过图像可自动判别口罩压线是否偏移,也可透过判定侧边齿孔数来衡量此产品是否符合规格。

口罩尺寸是否符合

透过后端量测,可检验出长宽是否符合正常值。

耳线长度及焊点位置

由相机撷取图像,再经后端软体进行耳线量测,辨识出长度是否在标准值内;透过样品比对,也能判别耳线连接焊点是否偏移。

鼻梁片位置及长度

鼻梁片为口罩很重要的防护元素,带上口罩后按压鼻梁片可使口罩紧密贴合,杜绝细菌及粉尘入侵,也防止口沫飞溅。透过视觉检测,可清楚量测出鼻梁片长度,也可确认是否偏位或有任何瑕疵。



图1:透过工业相机及后端图像分析系统可完善口罩成品瑕疵检测过程。

检测重点:口罩尺寸、鼻梁片、耳线、口罩齿孔、企业商标等等。(上图为使用映美精相机DMK 33UX287拍摄之示意图)

图2: 口罩表面瑕疵检测,可由图像判断出表面污渍及鼻梁片缺损。(上图为使用映美精相机 DMK 33UX287拍摄之示意图)

结论

口罩生产设备高度自动化对于因应各国目前亟需大量口罩的阶段无疑是一大帮助,在人员极度短缺的情况下,每一个工厂都只需要少量人力,操作上也仅需要放置原料及汇整成品,而机器视觉在最后把关阶段则扮演了重要角色,几乎不需透过人力肉眼检测便可将有瑕疵的成品排除在外,使自动化程度更加完善与健全。