机器视觉基础知识详解

读者投稿 2016-08-12

机器视觉相机

2075 字丨阅读本文需 17 分钟

随着时代的到来,机器视觉在智能制造业领域的作用越来越重要,为了能让更多用户获取机器视觉的相关基础知识,包括机器视觉技术是如何工作的、它为什么是实现流程自动化和质量改进的正确选择等。小编为你准备了这篇机器视觉入门学习资料。

   

 

 

机器视觉优势

 

为了更好地理解机器视觉,下面,我们

案例一:


现场有两个振动盘,振动盘1作用是把玩偶振动到振动盘2中,振动盘2作用是把玩偶从反面振动为正面。

该定位

 

案例二:视觉检测在

 

该应用采用了深圳视觉龙公司的DragonVision视觉系统方案,

 

案例三:




当每个啤酒瓶移动经过检测传感器时,检测传感器将会触发视觉系统发出频闪光,拍下啤酒瓶的照片。采集到啤酒瓶的图像并将图像保存到内存后,视觉软件将会处理或分析该图像,并根据啤酒瓶的实际填充液位发出通过-未通过响应。如果视觉系统检测到一个啤酒瓶未填充到位,即未通过检测,视觉系统将会向转向器发出信号,将该啤酒瓶从生产线上剔除。操作员可以在显示屏上查看被剔除的啤酒瓶和持续的流程统计数据。

 

机器视觉的应用领域

•识别

标准一维码、二维码的解码

光学字符识别(OCR)和确认(OCV)


 

•检测

色彩和瑕疵检测

零件或部件的有无检测

目标位置和方向检测•测量

尺寸和容量检测

预设标记的测量,如孔位到孔位的距离




•机械手引导

输出空间坐标引导机械手精确定位


 

机器视觉系统的分类

•智能相机

•基于嵌入式

•基于PC




机器视觉系统的组成

•图像获取:光源、镜头、相机、采集卡、机械平台

•图像处理与分析:工控主机、图像处理分析软件、图形交互界面。

•判决执行:电传单元、机械单元

光源---光路原理

照相机并不能看见物体,而是看见从物体表面反射过来的光。

镜面反射:平滑表面以对顶角反射光线

漫射反射:粗糙表面会从各个方向漫射光线

发散反射:多数表面既有纹理,又有平滑表面,会对光线进行发散反射

•光源---作用和要求

在机器视觉中的作用

照亮目标,提高亮度

形成有利于图像处理的效果

克服环境光照影响,保证图像稳定性

用作测量的工具或参照

良好的光场设计要求

对比度明显,目标与背景的边界清晰

背景尽量淡化而且均匀,不干扰图像处理

与颜色有关的还需要颜色真实,亮度适中,不过曝或欠曝;

 

 

•光源---光场构造

明场: 光线反射进入照相机

暗场:光线反射离开照相机

光源---构造光源

使用不同照明技术对被测目标会产生不同的影响,以滚珠轴承为例:

 

•相机

种类:线&面、隔/逐、黑/彩、数/模、低/高、CCD/CMOS

指标:象元尺寸、分辨率、靶面大小、感应曲线、动态范围、灵敏度、速度噪声、填充因子、体积、质量、工作环境等

工作模式:Free run、Trigger(多种)、长时间曝光等

传输方式:GIGE,Cameralinker,模拟

•相机

CCD相机(Charge Coupled Device) :使用CCD感光芯片为图像传感器的相机,集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体,是典型的固体成像器件。  

CMOS相机(Complementary Metal Oxide Semiconductor ):使用CMOS感光芯片为图像传感器的相机 ,将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上,还具有局部像素的编程随机访问的优点。

•相机

单色相机:输出图像为单色图像的相机。

彩色相机:输出图像为彩色图像的相机。

 

•相机

模拟信号相机

到图像采集卡中。

数字信号相机

又包含1394相机、USB相机、Gige相机、CameraLink相机等   

 

•相机

面扫描相机

线扫描相机

 

•相机

 

•相机

    图像传感器感光区域的面积大小。这个尺寸直接决定了整个系统的物理放大率。如:1/3“、1/2”等。绝大多数模拟相机的传感器的长宽比例是4:3 (H:V),数字相机的长宽比例则包括多种:1:1,4:3,3:2 等。


 

•相机

       是成像于相机芯片的图像的最小组成单位。以200万像素的相机为例,满屏有1600*1200个像素,成像于1/1.8英寸大小的CCD芯片。


•相机

     由相机所采用的芯片分辨率决定,是芯片靶面排列的像元数量。通常面阵相机的分辨率用水平和垂直分辨率两个数字表示,如:1920(H)x 1080(V),前面的数字表示每行的像元数量,即共有1920个像元,后面的数字表示像元的行数,即1080行。

 

•相机

     由相机的帧率/行频表示相机采集图像的频率,通常面阵相机用帧率表示,单位fps(Frame Per second),如30fps,表示相机在1秒钟内最多能采集30帧图像;线性相机通常用行频表示,单位KHz,如12KHz表示相机在1秒钟内最多能采集12000行图像数据。

 


•相机--快门速度(Shutter Speed)

   CCD/CMOS相机多数采用电子快门,通过电信号脉冲的宽度来控制传感器的光积分(曝光)时间。对于一般性能的的相机快门速度可以达到1/10000-1/100000秒。  

卷帘快门(Rolling Shutter)

全局快门(Global Shutter)

 

•相机--智能相机

     智能工业相机是一种高度集成化的微小型机器视觉系统。它将图像的采集、处理与通信功能集成于单一相机内,从而提供了具有多功能、模块化、高可靠性、易于实现的机器视觉解决方案。智能工业相机一般由图像采集单元、图像处理单元、图像处理软件、网络通信装置等构成。由于应用了最新的 DSP、FPGA及大容量存储技术,其智能化程度不断提高,可满足多种机器视觉的应用需求。

•镜头---主要参数

工业的镜头大都是多组镜片组合在一起的。计算时会忽略厚度对透镜的影响将其等效成没有厚度的播透镜模型,即理想凸透镜。

参数:焦距/视场/物距/像距/光圈/景深/分辨力/放大倍数/畸变/接口

分辨率:对色彩和纹理的分辨能力。

畸变:镜头中心区域和四周区域的放大倍数不相同。

畸变的校正一般用黑白分明的方格图像来进行,过程并不复杂。一般如果畸变小于2%,人眼观察不到;若畸变小于CCD的一个像素,摄像机也看不见。

•镜头---分类

CCTV镜头

专业摄影镜头

远心镜头

•镜头---远心镜头

在测量系统中,物距常发生变化,从而使像高发生变化,所以测得的物体尺寸也发生变化,即产生了测量误差;即使物距是固定的,也会因为CCD敏感表面不易精确调整在像平面上,同样也会产生测量误差。采用远心物镜中的像方远心物镜可以消除物距变化带来的测量误差,而物方远心物镜则可以消除CCD位置不准带来的测量误差。

免责声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处本网。非本网作品均来自其他媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如您发现有任何侵权内容,请依照下方联系方式进行沟通,我们将第一时间进行处理。

0赞 好资讯,需要你的鼓励
来自:读者投稿
0

参与评论

登录后参与讨论 0/1000

为你推荐

加载中...