機器視覺檢測一、概念視覺檢測是指通過機器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目的轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像解決系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號；圖像系統(tǒng)對這些信號進行多個運算來抽取目的的特性，進而根據(jù)鑒別的成果來控制現(xiàn)場的設備動作。機器視覺檢測的特點是提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度。典型構造五大塊：照明、鏡頭、相機、圖像采集卡、軟件照明照明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(zhì)量和應用效果。現(xiàn)在沒有通用的照明設備，具體應用場景選擇對應的照明裝置。照射辦法可分為：分類具體闡明優(yōu)點背向照明被測物放在光源和攝像機之間能獲得高對比度的圖像前向照明光源和攝像機位于被測物的同側(cè)便于安裝構造光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(diào)出被測物的三維信息頻閃光照明將高頻率的光脈沖照射到物體上，攝像機拍攝規(guī)定與光源同時2.鏡頭鏡頭的選擇應注意下列幾點：焦距、目的高度、影像高度、放大倍數(shù)、影響至目的的距離、中心點/節(jié)點、畸變。3.相機按照不同原則可分為：原則分辨率數(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。為優(yōu)化捕獲到的圖像，需要對光圈、對比度和快門速度進行調(diào)節(jié)。4.圖像采集卡圖像采集卡是圖像采集部分和圖像解決部分的接口。將圖像信號采集到電腦中，以數(shù)據(jù)文獻的形式保存在硬盤上。通過它，能夠把攝像機拍攝的視頻信號從攝像帶上轉(zhuǎn)存到計算機中。5.軟件視覺檢測系統(tǒng)使用軟件解決圖像。軟件采用算法工具協(xié)助分析圖像。視覺檢測解決方案使用這類工具組合來完畢所需要的檢測。是視覺檢測的核心部分，最后形成缺點的判斷并能向后續(xù)執(zhí)行機構發(fā)出指令。慣用的涉及，搜索工具，邊界工具，特性分析工具，過程工具，視覺打印工具等。核心——光源的選擇1.光源選型基本要素：對比度機器視覺應用的照明的最重要的任務就是使需要被觀察的特性與需要被無視的圖像特性之間產(chǎn)生最大的對比度，從而易于特性的分辨。好的照明應當能夠確保需要檢測的特性突出于其它背景。亮度當光源不夠亮時的缺點。第一，相機的信噪比不夠；由于光源的亮度不夠，圖像的對比度必然不夠，在圖像上出現(xiàn)噪聲的可能性也隨即增大。另首先，光源的亮度不夠，必然要加大光圈，從而減小了景深。另外，當光源的亮度不夠的時候，自然光等隨機光對系統(tǒng)的影響會最大。魯棒性光源與否對部件的位置敏感度最小。當光源放置在攝像頭視野的不同區(qū)域或不同角度時，成果圖像應當不會隨之變化。方向性很強的光源，增大了對高亮區(qū)域的鏡面反射發(fā)生的可能性，這不利于背面的特性提取。光源類型類型特點應用環(huán)形光源提供不同照射角度以及不同顏色，能夠突出物體全方面信息。LED陣列的密度高、亮度大。且排列布陣空間緊湊，節(jié)省空間。PCB基板檢測、IC元件檢測背光源在物體的背光面，采用高強度的LED陣列做光源。能夠突出外形輪廓特性。電子元件，膠片污點檢測條形光源照射角度能夠隨意安裝，合用于方形構造或者是大物件的檢測。圖像掃描、LED面板檢測同軸光源采用分光鏡設計，能夠減少陰影帶來的困擾，使得光源能夠均勻照射在物體表面，提高成像清晰度。合用于表面凹凸不平不完整的物體圖像采集過程1工件定位檢測器探測到物體已經(jīng)運動至靠近攝像系統(tǒng)的視野中心，向圖像采集部分發(fā)送觸發(fā)脈沖，可分為持續(xù)觸發(fā)和外部觸發(fā)。2圖像采集部分按照事先設定的程序和延時，分別向攝像機和照明系統(tǒng)發(fā)出啟動脈沖。3攝像機停止現(xiàn)在的掃描，重新開始新的一幀掃描，或者攝像機在啟動脈沖來到之前處在等待狀態(tài)，啟動脈沖到來后啟動一幀掃描。4攝像機開始新的一幀掃描之前打開曝光機構，曝光時間能夠事先設定。5另一種啟動脈沖打開燈光照明，燈光的啟動時間應當與攝像機的曝光時間匹配。6攝像機曝光后，正式開始一幀圖像的掃描和輸出。7圖像采集部分接受模擬視頻信號通過A/D將其數(shù)字化，或者是直接接受攝像機數(shù)字化后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。8圖像采集部分將數(shù)字圖像寄存在解決器或計算機的內(nèi)存中。9解決器對圖像進行解決、分析、識別，獲得測量成果或邏輯控制值（合格或不合格）。10解決成果控制流水線的動作、進行定位、糾正運動的誤差等。11通過Excel等方式打印缺點輸出成果（生產(chǎn)批號、缺點位置、坐標、面積、類別、產(chǎn)生時間等信息）五、視覺檢測分類（1）按照檢測功效可劃分：定位、缺點檢測、計數(shù)/遺漏檢測、尺寸測量。

（2）按照其安裝的載體可分為：在線檢測系統(tǒng)和離線檢測系統(tǒng)。

（3）按照檢測技術劃分，普通有立體視覺檢測技術、斑點檢測技術、尺寸測量技術、OCR技術等等。六、視覺檢測應用印刷行業(yè)檢測運用在線/離線的視覺系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)印刷過程中的質(zhì)量問題，如堆墨、飛墨、缺印/淺印、套印不準、顏色偏差等，同時在線設備可將顏色偏差和墨量多少的檢測成果反饋給PLC,控制印刷設備的供墨量，對供墨量進行在線調(diào)節(jié)，提高印刷質(zhì)量和效率。PCB板檢測運用視覺系統(tǒng)對PCB裸板進行檢測，檢測板上的導線和元件的位置和間距錯誤、線路和元件的尺寸錯誤、元件形狀錯誤、線路的通段、板上污損等。零件檢測機器視覺檢測能夠輕松應對金屬零件生產(chǎn)的質(zhì)量控制，如硬幣、汽車零部件、連接器等。通過圖像解決的辦法，發(fā)現(xiàn)金屬零件表面的劃傷、殘缺、變色、粘膜等缺點，并指導機械傳動系統(tǒng)將殘缺品剔除，大大提高了生產(chǎn)效率。同時對缺點類型的統(tǒng)計分析能夠指導生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)節(jié)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。汽車安全這類數(shù)字化系統(tǒng)的工作原理就是通過視覺傳感器對人的眼瞼眼球的幾何特性和動作特性、眼睛的凝視角度及其動態(tài)變化、頭部位置和方向的變化等進行實時檢測和測量，建立駕駛?cè)搜鄄款^部特性與疲勞狀態(tài)的關系模型，研究疲勞狀態(tài)的多參量綜合描述辦法；同時研究多元信息的快速融合辦法，提高疲勞檢測的可靠性和精確性，從而研制穩(wěn)定可靠的駕駛員疲勞監(jiān)測系統(tǒng)。它檢測的辦法諸多，例如：人臉快速檢測辦法、疲勞程度檢測辦法、疲勞駕駛問題檢測等等。同時，在交通行業(yè)的車牌識別和流量檢測、藥品行業(yè)的包裝檢測、飲料行業(yè)的容量檢測和外包裝檢測、煙草行業(yè)的煙標檢測和外包裝檢測、紡織行業(yè)的布匹瑕疵檢測、五金行業(yè)的螺絲釘檢測、運輸行業(yè)的貨品分揀、食品行業(yè)的水果分揀、電子行業(yè)的焊接檢測和裝配定位、鋼鐵行業(yè)的鋼板表面缺點檢測、智能讀表、智能抄表等都有應用。七、一套高品質(zhì)的機器視覺檢測系統(tǒng)，必須含有的條件1.高品質(zhì)的成像系統(tǒng)成像系統(tǒng)被稱為視覺檢測設備的“眼睛”，因此“眼睛”識別能力的好壞是評價成像系統(tǒng)的最核心指標。普通，成像系統(tǒng)的評價指標重要體現(xiàn)在三個方面：（1）能否發(fā)現(xiàn)存在的缺點基于圖像辦法進行的檢測，所能夠根據(jù)的最原始也是唯一的資料即是所采到的圖像上的顏色(或者亮度)變化，除此之外，沒有其它資料可供參考。因此，一種高品質(zhì)的成像系統(tǒng)首先應當是一種能充足體現(xiàn)被檢測物表面顏色變化的成像系統(tǒng)。因此除了選擇含有高清晰度的相機與鏡頭之外，用以營造成像環(huán)境的光照設計也顯得非常重要，有時候甚至會出現(xiàn)為特殊缺點專門設計的光照系統(tǒng)。經(jīng)常所說的100%質(zhì)量檢測系統(tǒng)，事實上指的是在能夠充足體現(xiàn)多個缺點的圖像中的100%全檢。（2）能夠發(fā)現(xiàn)的缺點的最小尺寸數(shù)字圖像的最小計量單位是像素(pixel)，它本身并不代表被攝物實際的尺寸大小。被攝物實際尺寸大小與像素之間的關聯(lián)是通過一種叫做分辨力的物理量來完畢的。分辨力指的是每單位像素代表的實際物體尺寸。分辨力數(shù)值越小，圖像的精細程度就越高，檢測系統(tǒng)能夠發(fā)現(xiàn)的缺點尺寸就越小，檢測精度就越高。（3）能否足夠快地攝取圖像猶如人眼看運動物體同樣，當物體運動的足夠快時，人眼就不能再清晰的觀察到物體的全部。機器視覺檢測系統(tǒng)的“眼睛”攝像機也有一種拍攝速度上限，即相機主頻。當被攝物的運行速度超出了攝像機的主頻上限時，攝像機就不能獲得清晰、完整的圖像，檢測就不能正常地繼續(xù)下去。攝像機主頻越高，采集速度也就越快，檢測才干保持高效進行。因此，與否采用了足夠高主頻的攝像機也是評價一種成像系統(tǒng)與否高品質(zhì)的核心因素。2.成熟的圖像解決與分析算法圖像解決與分析算法在整個檢測系統(tǒng)中相稱于人工檢測時人腦的判斷思維，由于機器視覺是一種實踐性很強的學科，評價一種算法的好壞更多的是依賴于實際應用的驗證而非考察算法中與否采用了比較先進或高深復雜的理論。因此一種能夠充足模擬人腦判斷過程與辦法并且穩(wěn)定、高效的圖像解決與分析算法才是我們需要的，也就是所謂的成熟的解決與分析算法。因此，在設計解決算法時，需要充足分析人的判斷過程，并將其轉(zhuǎn)換成計算機的語言。3.可操作性好可操作性好重要規(guī)定檢測設備的應用操作要含有簡潔、方便并易于理解的特點。例如系統(tǒng)有和諧的人機交互界面、良好的導向性操作設計等。4.穩(wěn)定的其它配套設施其它配套設施指的是除了檢測系統(tǒng)以外的設施，如傳輸控制平臺、缺點解決裝置(剔除、報警、標記等)。對配套設施的規(guī)定是必須運行穩(wěn)定、信號響應及時、快速。八、機器視覺系統(tǒng)設計難點第一：打光的穩(wěn)定性工業(yè)視覺應用普通分成四大類：定位、測量、檢測和識別，其中測量對光照的穩(wěn)定性規(guī)定最高，由于光照只要發(fā)生10-20%的變化，測量成果將可能偏差出1-2個像素，這不是軟件的問題，這是光照變化，造成了圖像上邊沿位置發(fā)生了變化，即使再厲害的軟件也解決不了問題，必須從系統(tǒng)設計的角度，排除環(huán)境光的干擾，同時要確保主動照明光源的發(fā)光穩(wěn)定性。固然通過硬件相機分辨率的提高也是提高精度，抗環(huán)境干擾的一種方法。第二：工件位置的不一致性普通做測量的項目，無論是離線檢測，還是在線檢測，只要是全自動化的檢測設備，首先做的第一步工作都是要能找到待測目的物。每次待測目的物出現(xiàn)在拍攝視場中時，要能精確懂得待測目的物在哪里，即使你使用某些機械夾具等，也不能特別高精度確保待測目的物每次都出現(xiàn)在同一位置的，這就需要用到定位功效，如果定位不精確，可能測量工具出現(xiàn)的位置就不精確，測量成果有時會有較大偏差。第三：標定普通在高精度測量時需要做下列幾個標定，一光學畸變標定（如果不是用的軟件鏡頭，普通都必須標定），二投影畸變的標定，也就是由于安裝位置誤差代表的圖像畸變校正，三物像空間的標定，也就是具體算出每個像素對應物空間的尺寸。但是現(xiàn)在的標定算法都是基于平面的標定，如果待測量的物理不是平面的，標定就會需要作某些特種算法來解決，普通的標定算法是解決不了的。另外有些標定，由于不方面使用標定板，也必須設計特殊的標定辦法，因此標定不一定能通過軟件中已有的標定算法全部解決。【智能制造領域中，工業(yè)機器人的定位是全部功效中相對較難的一種，由于對于作業(yè)精度和作業(yè)速度的需求，該功效的難點重要在于標定（圖像坐標系與外部坐標系的映射）精確度與標定速度的提高，定位過