機器視覺與科學成像在機電產(chǎn)品制造中的應用(07-100)

　　光源：與視覺傳感器的照明因素一樣,它是影響機器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質量和應用效果。針對每個特定的應用實例，要選擇相應的照明裝置，以達到最佳效果。其光源可分為可見光和不可見光。常用的幾種可見光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。另一方面，環(huán)境光有可能影響圖像的質量，所以可采用基于PC的方案主要針對電子生產(chǎn)測試設備，其優(yōu)點是高性能、高靈活度和高性價比,十分適合于高難度、高分辨率和高速的機器視覺應用。

　　所以可采用加防護屏的方法來減少環(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(yōu)點是能獲得高對比度的圖像。前向照明是光源和攝像機位于被測物的同側，這種方式便于安裝。結構光照明是將光柵或線光源等投射到被測物上，根據(jù)它們產(chǎn)生的畸變，解調出被測物的三維信息。頻閃光照明是將高頻率的光脈沖照射到物體上，攝像機拍攝要求與光源同步

　　鏡頭：鏡頭選擇應注意焦距,目標高度,影像高度,放大倍數(shù),影像至目標的距離,中心點 / 節(jié)點與畸變.

　　相機：按照不同標準可分為標準分辨率數(shù)字相機和模擬相機等。要根據(jù)不同的實際應用場合選不同的相機和高分辨率相機:線掃描CCD和面陣CCD;單色相機和彩色相機。

　　圖象采集卡：圖像采集卡只是完整的機器視覺系統(tǒng)的一個部件，但是它扮演一個非常重要的角色。圖像采集卡直接決定了攝像頭的接口：黑白、彩色、模擬、數(shù)字等。比較典型的是PCI或AGP兼容的捕獲卡，可以將圖像迅速地傳送到計算機存儲器進行處理。有些采集卡有內(nèi)置的多路開關。例如，可以連接8個不同的攝像機,然后告訴采集卡采用那一個相機抓拍到的信息。有些采集卡有內(nèi)置的數(shù)字輸入以觸發(fā)采集卡進行捕捉，當采集卡抓拍圖像時數(shù)字輸出口就觸發(fā)閘門。

　　視覺處理器：視覺處理器集采集卡與處理器于一體。以往計算機速度較慢時，采用視覺處理器加快視覺處理任務?，F(xiàn)在由于采集卡可以快速傳輸圖象到存儲器，而且計算機也快多了，所以現(xiàn)在視覺處理器用的較少了。

　　工作過程：視覺系統(tǒng)的輸出并非圖像視頻信號，而是經(jīng)過運算處理之后的檢測結果(如尺寸數(shù)據(jù))。通常，機器視覺測試就是用機器代替肉眼來做測量和判斷.首先采用CCD照相機將被攝取目標轉換成圖像信號，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，轉變成數(shù)字化信號。圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，如：面積、長度、數(shù)量、位置等。最后，根據(jù)預設的容許度和其他條件輸出結果，如：尺寸、角度、偏移量、個數(shù)、合格/不合格、有/無等。上位機(如PC和PLC)實時獲得檢測結果后，指揮運動系統(tǒng)或I/O系統(tǒng)執(zhí)行相應的控制動作(如定位和分類)。

　　機器視覺是新興的自動化市場,之所以這么說,主要機器視覺技術實際上就是利用攝像機替代人眼，圖像處理軟件替代大腦對生產(chǎn)線上產(chǎn)品進行質量檢驗或識別，它基本上由光源、鏡頭、攝像機、圖像采集卡、圖像處理器/軟件以及必要的I/O所組成。機器視覺檢驗具有極高的效率、重復性以及精度，并且在很多情況下是人眼所無法替代的。視覺系統(tǒng)可以快速、準確和高可重復性地自動完成諸如部件測量和檢查的工作，這樣就可以幫助制造商提高產(chǎn)品質量和生產(chǎn)力。視覺系統(tǒng)在制造過程中的每一步都可以生成有價值的監(jiān)測數(shù)據(jù)，這同時也可以幫助控制工程師擴展過程診斷的功能

　　計算機自動機器視覺的應用大致上可以分成定位、量測、識別、缺陷檢測四大類，其中以定位的應用最為廣泛。機器視覺系統(tǒng)可以用來檢視主機板上的電子組件，也可以用來控制機械手臂，在機械手臂上加裝CCD，利用影像辨識的定位，帶動機械手臂來做病毒研究、藥物混合等.一些高危險性的醫(yī)療研究。除了精準之外，對人類的生命也比較有安全保障。

　　可見機器視覺檢測的速度和精確度成為機電子產(chǎn)品檢測的新途徑,這取決于以下二種類型的糸統(tǒng)所具特征優(yōu)勢。其一為圖像采集的系統(tǒng)組件與應用軟件，其二為生產(chǎn)車間標準的機器視覺糸統(tǒng)。

　　圖像采集系統(tǒng)組件與軟件

　　圖像采集系統(tǒng)組件有圖像采集硬件、驅動軟件和應用軟件。硬件可提供圖像捕獲、定時和控制功能;驅動軟件通過一個標準的APl接口對硬件進行操作;應用軟件可以將硬件和驅動軟件結合到特定應用的解決方案中，并大大縮短開發(fā)時間。