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自動(dòng)視覺檢測(cè)系統(tǒng)該怎么選?

 二維碼 211
作者:JZ Editor來源:JZ Robot網(wǎng)址:http://www.gzfc168.cn

引言:視覺檢測(cè)就是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。視覺檢測(cè)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置,分 CMOS 和CCD 兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào),傳送給專用的圖像處理系統(tǒng),根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息,轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào);圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征,進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。是用于生產(chǎn)、裝配或包裝的有價(jià)值的機(jī)制。它在檢測(cè)缺陷和防止缺陷產(chǎn)品被配送到消費(fèi)者的功能方面具有不可估量的價(jià)值。


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       機(jī)器視覺檢測(cè)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場(chǎng)合,常用機(jī)器視覺來替代人工視覺;同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中,用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高,用機(jī)器視覺檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。而且機(jī)器視覺易于實(shí)現(xiàn)信息集成,是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。


       典型結(jié)構(gòu)


       一個(gè)典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)包括以下三大塊:


       照明,照明是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素,它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。由于沒有通用的機(jī)器視覺照明設(shè)備,所以針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例,要選擇相應(yīng)的照明裝置,以達(dá)到**效果。光源可分為可見光和不可見光。常用的幾種可見光源是白熾燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。可見光的缺點(diǎn)是光能不能保持穩(wěn)定。如何使光能在一定的程度上保持穩(wěn)定,是實(shí)用化過程中急需要解決的問題。另一方面,環(huán)境光有可能影響圖像的質(zhì)量,所以可采用加防護(hù)屏的方法來減少環(huán)境光的影響。照明系統(tǒng)按其照射方法可分為:背向照明、前向照明、結(jié)構(gòu)光和頻閃光照明等。其中,背向照明是被測(cè)物放在光源和攝像機(jī)之間,它的優(yōu)點(diǎn)是能獲得高對(duì)比度的圖像。前向照明是光源和攝像機(jī)位于被測(cè)物的同側(cè),這種方式便于安裝。結(jié)構(gòu)光照明是將光柵或線光源等投射到被測(cè)物上,根據(jù)它們產(chǎn)生的畸變,解調(diào)出被測(cè)物的三維信息。頻閃光照明是將高頻率的光脈沖照射到物體上,攝像機(jī)拍攝要求與光源同步。


       鏡頭,F(xiàn)OV(Field of Vision)=所需分辨率*亞象素*相機(jī)尺寸/PRTM(零件測(cè)量公差比)

       鏡頭選擇應(yīng)注意:

       ①焦距②目標(biāo)高度 ③影像高度 ④放大倍數(shù) ⑤影像至目標(biāo)的距離 ⑥中心點(diǎn) /節(jié)點(diǎn)⑦畸變

       視覺檢測(cè)中如何確定鏡頭的焦距

       為特定的應(yīng)用場(chǎng)合選擇合適的工業(yè)鏡頭時(shí)必須考慮以下因素:

       · 視野 - 被成像區(qū)域的大小。

       · 工作距離 (WD) - 攝像機(jī)鏡頭與被觀察物體或區(qū)域之間的距離。

       · CCD - 攝像機(jī)成像傳感器裝置的尺寸。

       · 這些因素必須采取一致的方式對(duì)待。如果在測(cè)量物體的寬度,則需要使用水平方向的 CCD 規(guī)格,等等。如果以英寸為單位進(jìn)行測(cè)量,則以英尺進(jìn)行計(jì)算,最后再轉(zhuǎn)換為毫米。

       參考如下例子:有一臺(tái) 1/3” C 型安裝的 CDD 攝像機(jī)(水平方向?yàn)?4.8 毫米)。物體到鏡頭前部的距離為 12”(305 毫米)。視野或物體的尺寸為2.5”(64 毫米)。換算系數(shù)為 1” = 25.4 毫米(經(jīng)過圓整)。

       FL = 4.8 毫米 x 305 毫米 / 64 毫米

       FL = 1464 毫米 / 64 毫米

       FL = 按 23 毫米鏡頭的要求

       FL = 0.19” x 12” / 2.5”

       FL = 2.28” / 2.5”

       FL = 0.912” x 25.4 毫米/inch

       FL = 按 23 毫米鏡頭的要求

       注:勿將工作距離與物體到像的距離混淆。工作距離是從工業(yè)鏡頭前部到被觀察物體之間的距離。而物體到像的距離是 CCD 傳感器到物體之間的距離。計(jì)算要求的工業(yè)鏡頭焦距時(shí),必須使用工作距離


       相機(jī),按照不同標(biāo)準(zhǔn)可分為:標(biāo)準(zhǔn)分辨率數(shù)字相機(jī)和模擬相機(jī)等。要根據(jù)不同的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合選不同分辨率相機(jī):線掃描CCD和面陣CCD;單色相機(jī)和彩色相機(jī)。


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       機(jī)器選型


       在機(jī)器視覺系統(tǒng)中,獲得一張高質(zhì)量的可處理的圖像是至關(guān)重要。系統(tǒng)之所以成功,首先要保證圖像質(zhì)量好,特征明顯,。一個(gè)機(jī)器視覺項(xiàng)目之所以失敗,大部分情況是由于圖像質(zhì)量不好,特征不明顯引起的。要保證好的圖像,必須要選擇一個(gè)合適的光源。


       光源選型基本要素:

       對(duì)比度:對(duì)比度對(duì)機(jī)器視覺來說非常重要。機(jī)器視覺應(yīng)用的照明的最重要的任務(wù)就是使需要被觀察的特征與需要被忽略的圖像特征之間產(chǎn)生**的對(duì)比度,從而易于特征的區(qū)分。對(duì)比度定義為在特征與其周圍的區(qū)域之間有足夠的灰度量區(qū)別。好的照明應(yīng)該能夠保證需要檢測(cè)的特征突出于其他背景。

       亮度:當(dāng)選擇兩種光源的時(shí)候,**的選擇是選擇更亮的那個(gè)。當(dāng)光源不夠亮?xí)r,可能有三種不好的情況會(huì)出現(xiàn)。**,相機(jī)的信噪比不夠;由于光源的亮度不夠,圖像的對(duì)比度必然不夠,在圖像上出現(xiàn)噪聲的可能性也隨即增大。其次,光源的亮度不夠,必然要加大光圈,從而減小了景深。另外,當(dāng)光源的亮度不夠的時(shí)候,自然光等隨機(jī)光對(duì)系統(tǒng)的影響會(huì)**。

       魯棒性:另一個(gè)測(cè)試好光源的方法是看光源是否對(duì)部件的位置敏感度最小。當(dāng)光源放置在攝像頭視野的不同區(qū)域或不同角度時(shí),結(jié)果圖像應(yīng)該不會(huì)隨之變化。方向性很強(qiáng)的光源,增大了對(duì)高亮區(qū)域的鏡面反射發(fā)生的可能性,這不利于后面的特征提取。

       好的光源需要能夠使你需要尋找的特征非常明顯,除了是攝像頭能夠拍攝到部件外,好的光源應(yīng)該能夠產(chǎn)生**的對(duì)比度、亮度足夠且對(duì)部件的位置變化不敏感。光源選擇好了,剩下來的工作就容易多了。具體的光源選取方法還在于試驗(yàn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。


       視覺檢測(cè)是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)重要分支,它綜合了光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)軟硬件等方面的技術(shù),涉及到計(jì)算機(jī)、圖像處理、模式識(shí)別、人工智能、信號(hào)處理、光機(jī)電一體化等多個(gè)領(lǐng)域。自起步發(fā)展至今,已經(jīng)有20多年的歷史,其功能以及應(yīng)用范圍隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展逐漸完善和推廣,其中特別是目前的數(shù)字圖像傳感器、CMOS和CCD攝像機(jī)、DSP、FPGA、ARM等嵌入式技術(shù)、圖像處理和模式識(shí)別等技術(shù)的快速發(fā)展,大大地推動(dòng)了機(jī)器視覺的發(fā)展。簡(jiǎn)而言之,機(jī)器視覺解決方案就是利用機(jī)器代替人眼來作各種測(cè)量和判斷。



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