典型的機器視覺系統五要素

2021-09-20 10:59:53 字數 2262 閱讀 4353

在一些不適合於人工作業的危險工作環境或人工視覺難以滿足要求的場合,常用機器視覺來替代人工視覺;同時在大批量工業生產過程中,用人工視覺檢查產品質量效率低且精度不高,用機器視覺檢測方法可以大大提高生產效率和生產的自動化程度。如今,中國正成為世界機器視覺發展最活躍的地區之一,應用範圍涵蓋了工業、農業、醫藥、軍事、航天、氣象、天文、公安、交通、安全、科研等國民經濟的各個行業。

機器視覺系統的特點是提高生產的柔性和自動化程度。乙個典型的機器視覺系統包括以下五大塊:

照明照明是影響機器視覺系統輸入的重要因素,它直接影響輸入資料的質量和應用效果。由於沒有通用的機器視覺照明裝置,所以針對每個特定的應用例項,要選擇相應的照明裝置,以達到最佳效果。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。可見光的缺點是光能不能保持穩定。如何使光能在一定的程度上保持穩定,是實用化過程中急需要解決的問題。另一方面,環境光有可能影響影象的質量,所以可採用加防護屏的方法來減少環境光的影響。照明系統按其照射方法可分為:背向照明、前向照明、結構光和頻閃光照明等。其中,背向照明是被測物放在光源和攝像機之間,它的優點是能獲得高對比度的影象。前向照明是光源和攝像機位於被測物的同側,這種方式便於安裝。結構光照明是將光柵或線光源等投射到被測物上,根據它們產生的畸變,解調出被測物的三維資訊。頻閃光照明是將高頻率的光脈衝照射到物體上,攝像機拍攝要求與光源同步。

鏡頭fov(field of vision)=所需解析度亞象素相機尺寸/prtm(零件測量公差比)

鏡頭選擇應注意:

①焦距②目標高度 ③影像高度 ④放大倍數 ⑤影像至目標的距離 ⑥中心點 /節點⑦畸變

視覺檢測中如何確定鏡頭的焦距

為特定的應用場合選擇合適的工業鏡頭時必須考慮以下因素:

視野 - 被成像區域的大小。

工作距離 (wd) - 攝像機鏡頭與被觀察物體或區域之間的距離。

ccd - 攝像機成像感測器裝置的尺寸。

這些因素必須採取一致的方式對待。如果在測量物體的寬度,則需要使用水平方向的 ccd 規格,等等。如果以英吋為單位進行測量,則以英呎進行計算,最後再轉換為公釐。

參考如下例子:有一台 1/3」 c 型安裝的 ccd 攝像機(水平方向為 4.8 公釐)。物體到鏡頭前部的距離為 12」(305 公釐)。視野或物體的尺寸為2.5」(64 公釐)。換算係數為 1」 = 25.4 公釐(經過圓整)。

fl = 4.8 公釐 x 305 公釐 / 64 公釐

fl = 1464 公釐 / 64 公釐

fl = 按 23 公釐鏡頭的要求

fl = 0.19」 x 12」 / 2.5」

fl = 2.28」 / 2.5」

fl = 0.912」 x 25.4 公釐/inch

fl = 按 23 公釐鏡頭的要求

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 感測器到物體之間的距離。計算要求的工業鏡頭焦距時,必須使用工作距離

高速相機

按照不同標準可分為:標準解析度數字相機和模擬相機等 。要根據不同的實際應用場合選不同的相機和高解析度相機:

按成像色彩劃分,可分為彩色相機和黑白相機;

按解析度劃分,畫素數在38萬以下的為普通型,畫素數在38萬以上的高解析度型;

按光敏面尺寸大小劃分,可分為1/4、1/3、1/2、1英吋相機;

按掃瞄方式劃分,可分為行掃瞄相機(線陣相機)和面掃瞄相機(面陣相機)兩種方式;(面掃瞄相機又可分為隔行掃瞄相機和逐行掃瞄相機);

按同步方式劃分,可分為普通相機(內同步)和具有外同步功能的相機等。

影象採集卡

影象採集卡只是完整的機器視覺系統的乙個部件,但是 它扮演乙個非常重要的角色。影象採集卡直接決定了攝像頭的介面:黑白、彩色、模擬、數字等等。

比較典型的是pci或agp相容的捕獲卡,可以將影象迅速地傳送到計算機儲存器進行處理。有些採集卡有內建的多路開關。例如,可以連線8個不同的攝像機,然後告訴採集卡採用那乙個相機抓拍到的資訊。有些採集卡有內建的數字輸入以觸發採集卡進行捕捉,當採集卡抓拍影象時數字輸出口就觸發閘門。

視覺處理器

視覺處理器集採集卡與處理器於一體。以往計算機速度較慢時,採用視覺處理器加快視覺處理任務。採集卡傳輸影象到儲存器,進而計算分析。當前主流配置的plc,且配置較高,視覺處理器已經幾乎退出市場。

隨著經濟水平的提高,3d機器視覺也開始進入人們的視野。3d機器視覺大多用於水果和蔬菜、木材、化妝品、烘焙食品、電子元件和醫藥產品的評級。它可以提高合格產品的生產能力,在生產過程的早期就報廢劣質產品,從而減少了浪費節約成本。國內大多機器視覺公司基本上是靠**國外各種機器視覺品牌起家,隨著機器視覺的不斷應用,公司規模慢慢做大,技術上已經逐漸成熟。

什麼是機器視覺系統

機器視覺技術是計算機學科的乙個重要分支,它綜合了光學 機械 電子 計算機軟硬體等方面的技術,涉及到計算機 影象處理 模式識別 人工智慧 訊號處理 光機電一體化等多個領域。自起步發展至今,已經有20多年的歷史,其功能以及應用範圍隨著工業自動化的發展逐漸完善和推廣,其中特別是目前的數字影象感測器 cmo...

機器視覺系統硬體部分

1光源部分 目前用的比較多的就是這幾種 螢光燈 放電現象將電能轉換為光。發光顏色以白色為主,其中三波長螢光燈比較接近自然光。鹵素燈 將惰性氣體和鹵素氣體密封在玻璃球內部,發光原理與白熾燈一樣,但是比白熾燈更亮,壽命更長。白熾燈 通過燈絲的電流產生光的。老化快,隨著時間推移,亮度迅速下降。led 壽命...

什麼是機器視覺系統?

我們常說的視覺,其實就是指我們眼睛所看到的東西展現在我們面前,而機器視覺系統其實就是機器的眼睛,主要通過光學的裝置和非接觸的感測器來接收和處理乙個真實物體的影象,以獲得所需資訊或用於控制機械人運動的裝置。在一些工業生產過程中,一般都要經過各種各樣的驗收工作,包括去識別一些產品的零件的缺陷等等,比如說...