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机器视觉基础知识

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浏览:- 发布日期:2019-01-07 15:57:05【

虽然近几年机器视觉很火,但是了解的大多是从事工业、农业、医药、军事、航天等相关工作的人。

机器视觉换句话就是给机器人(机械手)等自动化设备搭载视觉技术,实现测量、定位、识别等。机器视觉系统通过工业相机和工业镜头将目标转化成图像信号,传输给专业的机器视觉软件,根据图像信号的像素分布、亮度、颜色等,转化为数字信号;通过对这些信号运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

为什么使用机器视觉技术?

机器视觉技术可实现高效率、高精准等,替代人从事高危场景作业,安全可靠。

 

机器视觉检测

人工检测

效率

速度

成本

精度

可靠性

稳定可靠

不稳定,受情绪影响等

安全

适合恶劣等环境

不适合恶劣和危险的环境


机器视觉系统组成】

机器视觉系统

 

1. 照明光源

照明光源是影响机器视觉的重要因素,直接影响机器视觉系统输出数据的质量和应用效果。针对特定的应用实例,要选择相应的机器视觉光源装置,以达到最佳的效果。一般来讲,光源可分为可见光和不可见光,常见的几种可见光源有白炽灯、日光灯。可见光的缺点是光能不稳定,影响图像的质量,所以在机器视觉应用中,采用防护屏的方法来减少环境光的影响至关重要

照明光源系统的主要方法:背向、前向、结构光和频闪光照明等。其中,背向光打光被测物放在光源和摄像机之间,这样放的好处是获得的图像具有高对比度;前向照明是光源和摄像机位于被测物的同侧,这种方式便于安装;结构光照明是将光栅或光源等投射到被测物上,根据它们产生的即便,调节出被测物体的三维信息。

2.镜头

工业镜头

选择镜头需要注意:

①焦距②目标高度③影像高度④放大倍数⑤影像至目标的距离⑥中心点/节点⑦畸变

3.工业相机

按照不同标准可分为:数字相机和模拟相机等。要根据不同的实际应用场合选不同的相机和高分辨率相机:CCD相机CMOS相机、单色相机和彩色相机。

【工业镜头】

1.工业镜头的接口:

C型:C型接口镜头与摄像机接触面至镜头焦平面的距离为17.5mm

CS型:CS型接口距离为12.5mm,CS型镜头与CS型机可以配合使用。C型镜头与CS型摄像机之间增加一个5mm的C/CS转接环可以配合使用,CS型镜头与C型摄像机无法配合使用。

F型:通用型接口,一般适用于焦距大于25mm的镜头。

【基本参数】

视场:FOV,也叫视野范围,指观测物体的可视范围,也就是充满相机采集芯片的物体部分。

工作距离:WD,指从镜头前部到受检测物体的距离,即清晰成像的表面距离。

分辨率:图像系统可以测到的受检验物体上的最小可分辨率特征尺寸,在多数情况下,视野越小,分辨率越好。

景深:DOF,物体离最佳焦点较近或比较较远时,镜头保持所需分辨率的能力。

焦距(f):是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式,指从透镜的光心到光聚焦之焦点的距离,也是照相机中,从镜片中心到底片或CCD等成像平面的距离。

焦距大小的影响情况:焦距越小,景深越大;焦距越小,畸变越大;焦距越小,渐晕现象越严重,使像差边缘的照度降低。

失真:又称为畸变,指被摄物平面内的主轴直线,经光学系统成像后变为曲线,则此光学系统的成像误差称为畸变,畸变像差只影响影像的几何形状,而不影响影像的清晰度。

光圈与F值:光圈是一个用来控制镜头通光量的装置,它通常是在镜头内,表达光圈大小我们是用F值,如f2,f4。

【工业相机的选择要点】

1.视野范围、光学放大倍数及期望的工作距离:在选择镜头时,我们会选择比被测物体视野稍大一点的镜头,有利于运动控制。

2.景深要求:对于对景深有要求的项目,尽可能使用小光圈;在选择放大倍率的镜头时,在项目许可下尽可能选用低倍率镜头;如果项目要求比较苛刻时,倾向选择高景深的尖端镜头。

3.芯片大小和相机接口:例如2/3镜头支持最大的工业相机耙面为2/3,它是不能支持1英寸以上的工业相机。

4.注意与光源的配合,选配合适的镜头。

5.可安装空间:在方案可选择情况下,让客户更改设备尺寸是不现实的。

【机器视觉的工作原理】

机器视觉检测系统是采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号,图像处理系统对这些信号进行各种运算来收取目标的特征,如面积、数量、位置、长度,再根据预设的允许度和其他条件输出结果,包括尺寸、角度、个数、合格/不合格、有/无等,实现自动识别功能。 

【机器视觉特点】

⒈摄像机的拍照速度自动与被测物的速度相匹配,拍摄到理想的图像;

⒉零件的尺寸范围为2.4mm到12mm,厚度可以不同;

⒊系统根据操作者选择不同尺寸的工件,调用相应视觉程序进行尺寸检测,并输出结果;

⒋针对不同尺寸的零件,排序装置和输送装置可以精确调整料道的宽度,使零件在固定路径上运动并进行视觉检测;

⒌机器视觉系统分辨率达到2448×2048,动态检测精度可以达到0.02mm;

⒍废品漏检率为0;

⒎本系统可通过显示图像监视检测过程,也可通过界面显示的检测数据动态查看检测结果;

⒏具有对错误工件及时准确发出剔除控制信号、剔除废品的功能;

⒐系统能够自检其主要设备的状态是否正常,配有状态指示灯;同时能够设置系统维护人员、使用人员不同的操作权限;

⒑实时显示检测画面,中文界面,可以浏览几次不合格品的图像,具有能够存储和实时察看错误工件图像的功能;

⒒能生成错误结果信息文件,包含对应的错误图像,并能打印输出。

【机器视觉的应用领域】

1.识别

2.标准一维码、二维码的解码

3.光学字符识别(OCR)和确认(OCV)

4.检测

5.色彩和瑕疵检测

6.零件或部件的有无检测

7.目标位置和方向检测和测量

8.尺寸和容量检测

9.预设标记的测量,如孔位到孔位的距离

10.机械手引导

11.输出空间坐标引导机械手精确定位

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