機器視覺檢測系統(tǒng)

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1、機器視覺檢測系統(tǒng)1機器視覺檢測的一般模式機器視覺檢測的對象千差萬別，檢測的目的也不盡相同。農(nóng)產(chǎn)品如柑橘、玉米等通常是檢測其成熟度，大小，形態(tài)等，工業(yè)產(chǎn)品如工業(yè)零件,印刷電路板通常是檢測其幾何尺寸，表面缺陷等。不同的應用場合，就需要采用不同的檢測設(shè)備和檢測方法。如有的檢測對精度要求高，就需要選擇高分辨率的影像采集裝置；有的檢測需要產(chǎn)品的彩色信息，就需要采用彩色的影像采集裝置。正是由于不同檢測環(huán)境的特殊性，目前世界上還沒有一個適用于所有產(chǎn)品的通用機器視覺檢測系統(tǒng)。雖然各個檢測系統(tǒng)采用的檢測設(shè)備和檢測方法差異很大，但其檢測的一般模式卻是相同的。

2、機器視覺檢測的一般模式是首先通過光學成像和圖像采集裝置獲得產(chǎn)品的數(shù)字化圖像，再用計算機進行圖像處理得到相關(guān)檢測信息，形成對被測產(chǎn)品的判斷決策，最后將該決策信息發(fā)送到分揀裝置，完成被測產(chǎn)品的分揀。機器視覺檢測的一般模式如圖1所示：圖1機器視覺檢測的一般模式1.1圖像獲取圖像獲取是機器視覺檢測的第一步，它影響到系統(tǒng)應用的穩(wěn)定性和可靠性。圖像的獲取實際上就是將被測物體的可視化圖像和內(nèi)在特征轉(zhuǎn)換成能被計算機處理的圖像數(shù)據(jù)。機器視覺檢測系統(tǒng)一般利用光源，光學鏡頭，相機，圖像采集卡等設(shè)備獲取被測物體的數(shù)字化圖像。1.2視覺檢測視覺檢測通過圖像處理的方

3、法從產(chǎn)品圖像中提取需要的信息，做出決策并發(fā)送相應消息到分揀機構(gòu)。通常這部分功能由機器視覺軟件來完成。優(yōu)秀的機器視覺軟件可對圖像中的目標特征進行快速準確地檢測，并最大限度地減少對硬件系統(tǒng)的依賴性，而算法設(shè)計不夠成熟的機器視覺軟件則存在檢測速度慢，誤判率高，對硬件依賴性強等特點。在機器視覺檢測系統(tǒng)中視覺信息的處理主要依賴于圖像處理方法，它包括圖像增強,數(shù)據(jù)編碼和傳輸，平滑，邊緣銳化，分割，特征提取，目標識別與理解等內(nèi)容。1.3分揀對于一個檢測系統(tǒng)而言，最終是要實現(xiàn)次品（含不同種類的次品）與合格品的分離即分揀，這部分功能由分揀機構(gòu)來完成。分揀是

4、機器視覺檢測的最后一個也是最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)"對于不同的應用場合，分揀機構(gòu)可以是機電系統(tǒng)!液壓系統(tǒng)!氣動系統(tǒng)中的某一種。但無論是哪一種，除了其加工制造和裝配精度要嚴格保證以外,其動態(tài)特性,特別是快速性和穩(wěn)定性也十分重要，必須在設(shè)計時予以足夠的重視。2機器視覺檢測系統(tǒng)的構(gòu)成一個典型的機器視覺檢測系統(tǒng)主要包括光源、光學鏡頭、數(shù)字相機、圖像采集卡、圖像處理模塊、分揀機構(gòu)等部份。其構(gòu)成如圖2所示。圖2典型的機器視覺檢測系統(tǒng)3光源在機器視覺應用系統(tǒng)中，合適的光源與照明方案往往是整個系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵，起著非常重要的作用，它并不是簡單的照亮物體而已。光源

5、與照明方案的配合應盡可能地突出物體特征量，在物體需要檢測的部分與那些不重要部分之間應盡可能地產(chǎn)生明顯的區(qū)別，增加對比度；同時還應保證足夠的整體亮度，物體位置的變化不應該影響成像的質(zhì)量。光源的選擇必須符合所需的幾何形狀、照明亮度、均勻度、發(fā)光的光譜特性等，同時還要考慮光源的發(fā)光效率和使用壽命。在機器視覺應用系統(tǒng)中一般使用透射光和反射光。對于反射光情況應充分考慮光源和光學鏡頭的相對位置、物體表面的紋理，物體的幾何形狀、背景等要素。3.1光源的分類及其特性光源可分為自然光源和人造光源兩類。自然光源使用不方便且其發(fā)光特性不容易控制，一般不適合用作

6、圖像采集系統(tǒng)的照明光源。機器視覺一般使用人造光源，常用的有：鹵素燈(作為定向光源)、熒光燈(作為低成本的漫射光源)、LED燈、氛燈和電致發(fā)光管。表1列出了幾種主要光源的相關(guān)特性光源顏色壽命/h發(fā)光亮度特點鹵素燈白色、偏黃5000-7000很亮發(fā)熱多，較便宜熒光燈白色、偏黃5000-7000亮較便宜LED燈紅黃綠白藍等60000-100000較亮發(fā)熱少，固體氙燈白色，偏藍3000-7000亮發(fā)熱多，持續(xù)光電致發(fā)光管由發(fā)光頻率決定5000-7000較亮發(fā)熱少，較便宜在光源選擇方面LED光源尤其值得注意。機器還四絕系統(tǒng)穩(wěn)定工作的必要條件就是：在

7、外部條件不斷變化（外部光噪聲，目標的傾斜，材質(zhì)和系統(tǒng)類型的變化）的情況下，持續(xù)獲得對比鮮明的圖像。而LED光源則是滿足這個條件的理想光源，這是因為LED光源具有以下的一些優(yōu)點：1、形狀自由；2、使用壽命長；3、響應時間短；4、顏色自由；5、綜合成本低。3.2光源的照射方式光源的照射方式有前光照、背光照、分光反照三種方式。4、光學鏡頭相機的鏡頭相當于人眼的晶狀體。如果沒有晶狀體，人眼看不到任何物體；如果沒有鏡頭，相機就無法輸出圖像。在機器視覺系統(tǒng)中，鏡頭的主要作用是將成像目標聚焦在圖像傳感器的光敏面上。鏡頭的質(zhì)量直接影響到機器視覺系統(tǒng)的整體

8、性能，合理選擇并安裝鏡頭，是機器視覺系統(tǒng)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。一般情況下，機器視覺系統(tǒng)中的鏡頭可進行如下分類:按焦距分類：廣角鏡頭、標準鏡頭、長焦鏡頭等；按調(diào)焦方式分類：手動調(diào)焦、自動調(diào)焦等；按光圈