一种EPI-H电解电容器的外观缺陷检测装置创新设计

杜嘉宸 徐铭泽 齐子昂 张牧雨 冉光龙

摘 要：为实现全方位、无死角的电解电容器外观缺陷检测，设计了一种EPI-H电解电容器外观检测装置，通过链传动装置实现电解电容器的水平运输，电解电容器的旋转检测采用皮带传动机构。利用成熟的计算机分析、机器视觉、单片机控制等技术，通过合理的设计以达到自动检测代替人工检测的目的。

关键词：全方位;电容器外观检测;链传动装置;皮带传动机构;机器视觉

引言：铝电解电容器是电子和电气线路中必不可少的基础元件之一，它广泛应用于各种精密电子设备中，这也对其质量有了比较高的要求。在电容器的制造过程中，容易出现顶部缺口、鼓顶、夹扁、胶管破裂、胶管破洞、底部收缩不良、漏焊点、断脚、露铜、漏液等二十多种不同位置、不同性质缺陷。目前，只有人工检测这些缺陷的方法，识别效率低下、精确度不足、误判率较高等短板导致电容器出厂质量下降。

随着科技发展，在计算机领域，机器视觉逐渐成为智能机器的主流，它是指用计算机来实现人的视觉功能，也就是用计算机来实现对客观世界的识别，而外观检测就是由单片机的信息中转再通过图像采集和计算机图像处理的结合运用实现的，本文设计的可自动控制检测过程、机器视觉代替人眼识别的电解电容器外观缺陷检测装置具有很大的实际应用意义。

1、执行结构设计

电解电容器外观缺陷检测装置执行结构由机体机构、链传动机构、皮带传动机构、红外检测装置、图像检测装置、缺陷品回收装置组成。

1.1工作原理

本产品的工作原理包括传动机构、检测装置、自动控制和缺陷品回收装置，具体说明如下：

水平传输原理：链条驱动电机启动后带动链条向前运动，当电解电容器放入链条上的滚轮后随链条一起向前运动，左侧玻璃板上的限位挡板保证其在滚轮相对中间的位置，这保证对多种型号的电容器都可进行检测。

全方位检测原理：传动带驱动电机启动后，运行皮带传动机构，使滚轮在前进的同时做旋转运动，而滚轮会带动电容器进行转动，三组三个方位的摄像机保证图像可完整采集电容器一周的缺陷情况。

自动控制原理：装置启动时，红外发射装置持续向红外吸收装置发射信号，在有传感器通过的时会遮盖红外信号，此时会有信息传输给计算机，从而自动控制其他装置的启动。检测装置的检测结果会作为是否启动回收装置的判断依据。

缺陷品回收原理：在接受到计算机的启动信号时，电动推杆会自动启动将缺陷品推入回收装置中。

1.2主要结构设计

1.2.1皮带传动机构

如图2所示中间为皮带传动装置，右边传动轴链接一个驱动电机，该电机可以根据电容器的大小尺寸进行转速调整，皮带上表面与滚轮相接触，通过摩擦带动滚轮转动，实现电容器的自转。

1.2.2图像采集装置

考虑到解决人工检测的误判率和不准确度的问题，设计了三组图像采集装置，每组都在三个方向设置了摄像头，保证了图像采集的完整度。除此之外，控制中添加了一定的调速功能——第一组摄像头的采集图像可在计算机中判断电容器类型，计算机根据判断结果实时调整皮带传送机构和链条传送机构驱动电机的转速，更进一步的提高检测的准确度。图像采集装置与皮带传动机构同长度，该设计降低了制作成本，一定程度上延长了整体装置的使用寿命。

2、控制系统设计

2.1控制线路流程图：

链传动机构用于不断将电解电容器运输至图像检测区域，所有摄像机将获取的图像通过数据线上传至上位机数据分析与处理系统，对电解电容器不同角度的外观图像进行缺陷分析和提取。然后链传动机构并将检测完毕后的电解电容器运走，而有缺陷的电解电容器推出至残次品回收箱。即可实现电解电容器外观的全方位无死角检测，筛选和剔除含有缺陷的残次品电解电容器。

2.2基于深度学习的图像特征检测

首先通过为上位机提供正样本的训练，建立起不同缺陷检测框架，在基于检测的原理创建一个重建网络，通过图片的输入样本与正样本进行比较，以确定缺陷位置，再通过上位机的执行控制实现缺陷品剔除。

3、结语

目前已有的一些电解电容器缺陷检测方法主要针对于电容器内部缺陷检测、箔带缺陷检测、引脚缺陷检测、电弧放电缺陷等方面的检测，对于不同尺寸规格成品电解电容器外观全方位、无死角的缺陷检测尚无相应的解决技术。本设计无疑是弥补电解电容器外观检测这一领域的这一空白。传统的电解电容外观检测是依靠人工肉眼检测。而本产品具有自动化、智能、全方位无死角、残次品回收等快速精准检测的优点。当今电子产品的便捷性和微型性，促使电子元器件的外观检测要求和制作工艺难度不断提高，例如超级电容器，其外观很难用肉眼来检测的;另一方面，在电容器件大规模生产过程中，随着生产速度和产量的迅速提高，传统的人工肉眼检测方法已不能适应生产的需求，高度机器化、自动化的工业生产流水线式必然趋势。

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*基金项目：

本文是桂林电子科技大学2020年自治区级大学生创新训练项目“H-EPI电解电容器的外观缺陷检测装置”的项目成果，项目编号：202010595089