機器視覺系統的(de)構成與技術應用(yòng)領域

機器視覺系統的(de)特點是提高(gāo)生産的(de)柔性和(hé)自動化(huà)程度。在一些不适合于人(rén)工作業的(de)危險工作環境或人(rén)工視覺難以滿足要求的(de)場(chǎng)合，常用(yòng)機器視覺來(lái)替代人(rén)工視覺；同時(shí)在大(dà)批量工業生産過程中，用(yòng)人(rén)工視覺檢查産品質量效率低且精度不高(gāo)，用(yòng)機器視覺檢測方法可(kě)以大(dà)大(dà)提高(gāo)生産效率和(hé)生産的(de)自動化(huà)程度。而且機器視覺易于實現信息集成，是實現計算(suàn)機集成制造的(de)基礎技術。正是由于機器視覺系統可(kě)以快(kuài)速獲取大(dà)量信息，而且易于自動處理(lǐ)，也(yě)易于同設計信息以及加工控制信息集成，因此，在現代自動化(huà)生産過程中，人(rén)們将機器視覺系統廣泛地用(yòng)于工況監視、成品檢驗和(hé)質量控制等領域。

典型的(de)機器視覺系統可(kě)以分(fēn)爲：圖像采集部分(fēn)、圖像處理(lǐ)部分(fēn)和(hé)運動控制部分(fēn)。基于PC的(de)視覺系統具體由以下(xià)幾部分(fēn)組成：

1、工業相機與工業鏡頭——這(zhè)部分(fēn)屬于成像器件，通(tōng)常的(de)視覺系統都是由一套或者多(duō)套這(zhè)樣的(de)成像系統組成，如果有多(duō)路相機，可(kě)能由圖像卡切換來(lái)獲取圖像數據，也(yě)可(kě)能由同步控制同時(shí)獲取多(duō)相機通(tōng)道的(de)數據。根據應用(yòng)的(de)需要相機可(kě)能是輸出标準的(de)單色視頻(pín)（RS-170/CCIR）、複合信号（Y/C）、RGB信号，也(yě)可(kě)能是非标準的(de)逐行掃描信号、線掃描信号、高(gāo)分(fēn)辨率信号等。

2、光(guāng)源——作爲輔助成像器件，對(duì)成像質量的(de)好壞往往能起到至關重要的(de)作用(yòng)，各種形狀的(de)LED燈、高(gāo)頻(pín)熒光(guāng)燈、光(guāng)纖鹵素燈等都容易得(de)到。

3、傳感器——通(tōng)常以光(guāng)纖開關、接近開關等的(de)形式出現，用(yòng)以判斷被測對(duì)象的(de)位置和(hé)狀态，告知圖像傳感器進行正确的(de)采集。

4、圖像采集卡——通(tōng)常以插入卡的(de)形式安裝在PC中，圖像采集卡的(de)主要工作是把相機輸出的(de)圖像輸送給電腦(nǎo)主機。它将來(lái)自相機的(de)模拟或數字信号轉換成一定格式的(de)圖像數據流，同時(shí)它可(kě)以控制相機的(de)一些參數，比如觸發信号，曝光(guāng)/積分(fēn)時(shí)間，快(kuài)門速度等。圖像采集卡通(tōng)常有不同的(de)硬件結構以針對(duì)不同類型的(de)相機，同時(shí)也(yě)有不同的(de)總線形式，比如PCI、PCI64、Compact PCI，PC104，ISA等。

5、PC平台——電腦(nǎo)是一個(gè)PC式視覺系統的(de)核心，在這(zhè)裏完成圖像數據的(de)處理(lǐ)和(hé)絕大(dà)部分(fēn)的(de)控制邏輯，對(duì)于檢測類型的(de)應用(yòng)，通(tōng)常都需要較高(gāo)頻(pín)率的(de)CPU，這(zhè)樣可(kě)以減少處理(lǐ)的(de)時(shí)間。同時(shí)，爲了(le)減少工業現場(chǎng)電磁、振動、灰塵、溫度等的(de)幹擾，必須選擇工業級的(de)電腦(nǎo)。

6、視覺處理(lǐ)軟件——機器視覺軟件用(yòng)來(lái)完成輸入的(de)圖像數據的(de)處理(lǐ)，然後通(tōng)過一定的(de)運算(suàn)得(de)出結果，這(zhè)個(gè)輸出的(de)結果可(kě)能是PASS/FAIL信号、坐(zuò)标位置、字符串等。常見的(de)機器視覺軟件以C/C++圖像庫，ActiveX控件，圖形式編程環境等形式出現，可(kě)以是專用(yòng)功能的(de)（比如僅僅用(yòng)于LCD檢測，BGA檢測，模闆對(duì)準等），也(yě)可(kě)以是通(tōng)用(yòng)目的(de)的(de)（包括定位、測量、條碼/字符識别、斑點檢測等）。

7、控制單元（包含I/O、運動控制、電平轉化(huà)單元等）——一旦視覺軟件完成圖像分(fēn)析（除非僅用(yòng)于監控），緊接著(zhe)需要和(hé)外部單元進行通(tōng)信以完成對(duì)生産過程的(de)控制。簡單的(de)控制可(kě)以直接利用(yòng)部分(fēn)圖像采集卡自帶的(de)I/O，相對(duì)複雜(zá)的(de)邏輯/運動控制則必須依靠附加可(kě)編程邏輯控制單元/運動控制卡來(lái)實現必要的(de)動作。

機器視覺應用(yòng)案例

電池産品視覺檢測：電池類産品異物(wù)、劃痕、壓痕、極耳不良、污染、腐蝕、凹點、極耳燒傷、噴碼不良、字符模糊等外觀缺陷檢測。

PCB電路闆視覺檢測：PCB電路闆産品外形、尺寸、管腳和(hé)貼片檢測，以及焊點、方向錯誤等完整性檢測。

精密部件視覺檢測：螺絲、軸承、齒輪等精密部件的(de)長(cháng)寬高(gāo)、直徑等尺寸測量，劃傷、劃痕、缺損、等表面缺陷檢測。

電子元器件視覺檢測：連接器、電容、電阻等的(de)尺寸測量，PIN針偏移、變形、短缺等缺陷，印刷字符檢測等。

食品包裝視覺檢測：食品包裝的(de)外觀完整性檢測、條碼識别、密封性檢測；飲料分(fēn)揀與色選、液體檢測，生産日期、保質期字符識别；灌裝線上空瓶破損、潔淨檢測等。

醫藥包裝視覺檢測：醫藥塑料瓶、玻璃瓶的(de)長(cháng)度、高(gāo)度、直徑等尺寸測量，破損、黑(hēi)點等缺陷檢測。

紡織服裝輔料視覺檢測：紡織服裝輔料（如金屬紐扣、塑料紐扣等）的(de)尺寸測量、外觀缺陷檢測及标簽字符檢測等。

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