基于机器视觉的智能卡挑线自动定位方法研究

黄文豪 梁鹏 吴玉婷 秦磊

摘要：智能卡进行芯片封装之前，需要将智能卡中的金属丝挑出，由于金属丝呈现位置存在偏差，需要视觉系统进行辅助定位。为此研发基于机器视觉的智能卡挑线自动定位方法，该方法包括图像获取、图像预处理、边缘提取、挑线点定位四个步骤。经实践证明，该方法可实现智能卡的自动挑线，将挑线失败率从20%降低至1%。

关键词：机器视觉;边缘检测;自动定位

中图分类号：TP391      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）22-0184-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

The Research of Smart Card Metal Wire Picking Automatic Positioning Method Based on Machine Vision

HUANG Wen-Hao1， LIANG Peng2*， WU Yu-ting3 ，QIN Lei3

（1.GuangZhou Mingsen Technology Co.，Ltd， Guangzhou 510665， China; 2.School of Computer Science， GuangDong Polytechnic Normal University， Guangzhou 510665， China; 3.GuangDong Huibo Robotics Technology Co.，Ltd， Foshan 528200， China）

Abstract： The metal wire in smart card must be picked out before chip packaging processing. The picking processing needs vision system for auxiliary positioning due to the position deviation of metal wire. This paper proposed a smart card metal wire picking automatic positioning method， which include image acquisition， image preprocessing， edge detection and picking postioning. The experimental results show that our proposed method can pick up metal wire in smart card automaticly and the failure rate was decreasing from 20% to 1%.

Key words： Machine Vision; Edge Detection; Automatic Positioning

1引言

随着社会的发展、技术的进步及人们的需求，含有个人化信息的IC卡被广泛应用并且呈火爆发展趋势，新兴的智能卡、城市一卡通、医保卡及新一代的3FF、4FF手机SIM卡等各类IC卡的大量发行，推动智能卡行业快速发展。

近5年，芯片卡的年平均需求量将近5亿张，这对生产智能卡的设备产能要求实现3000张/小时，平均0.8秒/张。这样高速的生产节拍要求智能卡生产设备实现过程全自动化。智能卡生产工艺如图1所示，分为铣槽、挑线封装、个人化信息写入和平印质检四个部分，其中挑线封装是指从铣槽后的卡槽中，用三自由度钩针挑出卡片中细微的金属丝并放置于卡槽两侧，其加工要求是金属丝被完整地挑出卡槽，如金属丝不能挑出或者挑断，则认为该卡片为废卡。

如图2所示，铣槽后的金属丝在卡槽中呈现M型或W型，且每次出现的位置均有偏差，加工的金属丝仅为0.01mm，这就要求挑线的位置必须在M型金属丝的最高点或者W型金属丝的最低点。

目前，机器视觉已经逐渐成为工业自动化生产中的主要技术解决手段之一[1-5]，彭娟设计了基于机器视觉来对模具进行检测的技术的方案，搭建了检测系统，该系统利用 CCD 摄像机摄取现场注塑模具图像，图像传送到 PC 机上，在 PC 上对图像进行处理并根据检测的结果发出控制信号，完成检测的工作[6]。伍济钢用薄片零件尺寸机器视觉检测系统对计算机硬盘中的弹性臂薄片零件和精密标准件的尺寸进行了检测，实验结果表明视觉检测系统可以有效地对精密零件进行检测[7]。

根据上述研究以及智能卡挑线定位的需求，本文提出一种基于机器视觉的智能卡挑线自动定位方法。采用机器视觉理论对挑线过程进行辅助定位，方法一共有以下步骤：图像获取、图像预处理、边缘检测、挑线点定位。

2基于机器视觉的智能卡挑线自动定位方法

2.1 图像获取

采用工业相机、条形光源对智能卡图像进行图像采集，智能卡所采用的加工材料是PVC卡，PVC卡是白色的底卡，卡槽內的金属丝为红色细线。使用条形光源进行照明后，可将PVC卡的白色背景去除，有效地捕获到清洗的金属丝图像。此外，PVC卡为反光材料，为了减少镜面反射光对成像的影响，条形光源采用斜射的方式，相机镜面垂直于卡片，可保障成像不受镜面反射影响。

2.2 图像预处理

（1）图像灰度化

首先对获取到的彩色图像进行灰度化处理，将3通道的彩色图像转成单通道的灰度图像，可减少计算量，提升系统效率，彩色图像转灰度图像的计算公式如式（1）所示：