13311381385
免責(zé)聲明：文章來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除。
技術(shù)特征
基本簡(jiǎn)介
系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
將機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用于禽蛋品質(zhì)檢測(cè)具有人工檢測(cè)所無法比擬的優(yōu)勢(shì)。表面缺陷與大小、形狀是蛋品品質(zhì)的重要特征，利用機(jī)器視覺進(jìn)行檢測(cè)不僅可以排除人的主觀因素的干擾，而且還能夠?qū)@些指標(biāo)進(jìn)行定量描述,避免了因人而異的檢測(cè)結(jié)果，減小了檢測(cè)分級(jí)誤差，提高了生產(chǎn)率和分級(jí)精度。艾菲特光電技術(shù)
系統(tǒng)組成
一個(gè)典型的工業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)，包括數(shù)字圖像處理技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)、控制技術(shù)、光源照明技術(shù)、光學(xué)成像技術(shù)、傳感器技術(shù)、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)等。
技術(shù)解析
基本概念
"機(jī)器視覺"，即采用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。
機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單元，通過數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，來進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別。進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。
應(yīng)用簡(jiǎn)介
機(jī)器視覺伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)日臻成熟，已是現(xiàn)代加工制造業(yè)不可或缺的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于食品和飲料、化妝品、制藥、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車制造等行業(yè)。
應(yīng)用影響
機(jī)器視覺工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)類型
機(jī)器視覺工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)就其檢測(cè)性質(zhì)和應(yīng)用范圍而言，分為定量和定性檢測(cè)兩大類，每類又分為不同的子類。機(jī)器視覺在工業(yè)在線檢測(cè)的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域十分活躍，如:印刷電路板的視覺檢查、鋼板表面的自動(dòng)探傷、大型工件平行度和垂直度測(cè)量、容器容積或雜質(zhì)檢測(cè)、機(jī)械零件的自動(dòng)識(shí)別分類和幾何尺寸測(cè)量等。此外，在許多其它方法難以檢測(cè)的場(chǎng)合，利用機(jī)器視覺系統(tǒng)可以有效地實(shí)現(xiàn)。機(jī)器視覺的應(yīng)用正越來越多地代替人去完成許多工作，這無疑在很大程度上提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平和檢測(cè)系統(tǒng)的智能水平。
機(jī)器視覺與計(jì)算機(jī)視覺的不同
機(jī)器視覺不同于計(jì)算機(jī)視覺，它涉及圖像處理、人工智能和模式識(shí)別。
機(jī)器視覺是專注于集合機(jī)械，光學(xué)，電子，軟件系統(tǒng)，檢查自然物體和材料，人工缺陷和生產(chǎn)制造過程的工程，它是為了檢測(cè)缺陷和提高質(zhì)量，操作效率，并保障產(chǎn)品和過程安全。它也用于控制機(jī)器。
機(jī)器視覺是將計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化。
應(yīng)用實(shí)例
機(jī)器視覺系統(tǒng)在質(zhì)量檢測(cè)的各個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用，例如:采用激光掃描與CCD探測(cè)系統(tǒng)的大型工件平行度、垂直度測(cè)量?jī)x，它以穩(wěn)定的準(zhǔn)直激光束為測(cè)量基線，配以回轉(zhuǎn)軸系，旋轉(zhuǎn)五角標(biāo)棱鏡掃出互相平行或垂直的基準(zhǔn)平面，將其與被測(cè)大型工件的各面進(jìn)行比較。在加工或安裝大型工件時(shí)，可用該認(rèn)錯(cuò)器測(cè)量面間的平行度及垂直度。
以頻閃光作為照明光源，利用面陣和線陣CCD作為螺紋鋼外形輪廓尺寸的探測(cè)器件，實(shí)現(xiàn)熱軋螺紋鋼幾何參數(shù)在線測(cè)量的動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)。
視覺技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控軸承的負(fù)載和溫度變化，消除過載和過熱的危險(xiǎn)。將傳統(tǒng)上通過測(cè)量滾珠表面保證加工質(zhì)量和安全操作的被動(dòng)式測(cè)量變?yōu)橹鲃?dòng)式監(jiān)控。
用微波作為信號(hào)源，根據(jù)微波發(fā)生器發(fā)出不同波特率的方波，測(cè)量金屬表面的裂紋，微波的波的頻率越高，可測(cè)的裂紋越狹小。
總之，類似的實(shí)用系統(tǒng)還有許多，這里就不一一概述了。下面我們較詳細(xì)地介紹三個(gè)實(shí)用機(jī)器視覺系統(tǒng)。
相關(guān)產(chǎn)品
韓國 Phoenics 公司(三星旗下公司)生產(chǎn)的 AOI 設(shè)備(自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)機(jī))代表當(dāng)今 PCB檢測(cè)設(shè)備的最高水平，替代肉眼全面檢測(cè) PCB 的貼裝及焊錫狀況。
主要特性
自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)
傳統(tǒng)的3-DAOI技術(shù)
系統(tǒng)類型
基于機(jī)器視覺的儀表板總成智能集成測(cè)試系統(tǒng)
EQ140-II汽車儀表板總成是我國某汽車公司生產(chǎn)的儀表產(chǎn)品，儀表板上安裝有速度里程表、水溫表、汽油表、電流表、信號(hào)報(bào)警燈等，其生產(chǎn)批量大，出廠前需要進(jìn)行一次質(zhì)量終檢。檢測(cè)項(xiàng)目包括:檢測(cè)速度表等五個(gè)儀表指針的指示誤差;檢測(cè)24個(gè)信號(hào)報(bào)警燈和若干照明9燈是否損壞或漏裝。一般采用人工目測(cè)方法檢查，誤差大，可靠性差，不能滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的需要?；跈C(jī)器視覺的智能集成測(cè)試系統(tǒng)，改變了這種現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)儀表板總成智能化、全自動(dòng)、高精度、快速質(zhì)量檢測(cè)，克服了人工檢測(cè)所造成的各種誤差，大大提高了檢測(cè)效率。 整個(gè)系統(tǒng)分為四個(gè)部分:為儀表板提供模擬信號(hào)源的集成化多路標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、具有圖像信息反饋定位的雙坐標(biāo)CNC系統(tǒng)、攝像機(jī)圖像獲取系統(tǒng)和主從機(jī)平行處理系統(tǒng)。
金屬板表面自動(dòng)控傷系統(tǒng)
金屬板如大型電力變壓器線圈扁平線收音機(jī)蒙朧皮等的表面質(zhì)量都有很高的要求，但原始的采用人工目視或用百分表加控針的檢測(cè)方法不僅易受主觀因素的影響，而且可能會(huì)繪被測(cè)表面帶來新的劃傷。金屬板表面自動(dòng)探傷系統(tǒng)利用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)金屬表面缺陷進(jìn)行自動(dòng)檢查，在生產(chǎn)過程中高速、準(zhǔn)確地進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)由于采用非接角式測(cè)量，避免了產(chǎn)生新劃傷的可能。其工作原理圖如圖8-6所示;在此系統(tǒng)中，采用激光器作為光源，通過針孔濾波器濾除激光束周圍的雜散光，擴(kuò)束鏡和準(zhǔn)直鏡使激光束變?yōu)槠叫泄獠⒁?5度的入射角均勻照明被檢查的金屬板表面。金屬板放在檢驗(yàn)臺(tái)上。檢驗(yàn)臺(tái)可在X、Y、Z三個(gè)方向上移動(dòng)，攝像機(jī)采用TCD142D型2048線陳CCD，鏡頭采用普通照相機(jī)鏡頭。CCD接口電路采用單片機(jī)系統(tǒng)。主機(jī)PC機(jī)主要完成圖像預(yù)處理及缺陷的分類或劃痕的深度運(yùn)算等，并可將檢測(cè)到的缺陷或劃痕圖像在顯示器上顯示。CCD接口電路和PC機(jī)之間通過RS-232口進(jìn)行雙向通訊，結(jié)合異步A/D轉(zhuǎn)換方式，構(gòu)成人機(jī)交互式的數(shù)據(jù)采集與處理。
該系統(tǒng)主要利用線陣CCD的自掃描特性與被檢查鋼板X方向的移動(dòng)相結(jié)合，取得金屬板表面的三維圖像信息。
汽車車身檢測(cè)系統(tǒng)
英國ROVER汽車公司800系列汽車車身輪廓尺寸精度的100%在線檢測(cè)，是機(jī)器視覺系統(tǒng)用于工業(yè)檢測(cè)中的一個(gè)較為典型的例子，該系統(tǒng)由62個(gè)測(cè)量單元組成，每個(gè)測(cè)量單元包括一臺(tái)激光器和一個(gè)CCD攝像機(jī)，用以檢測(cè)車身外殼上288個(gè)測(cè)量點(diǎn)。汽車車身置于測(cè)量框架下，通過軟件校準(zhǔn)車身的精確位置。
測(cè)量單元的校準(zhǔn)將會(huì)影響檢測(cè)精度，因而受到特別重視。每個(gè)激光器/攝像機(jī)單元均在離線狀態(tài)下經(jīng)過校準(zhǔn)。同時(shí)還有一個(gè)在離線狀態(tài)下用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)過的校準(zhǔn)裝置，可對(duì)攝像頂進(jìn)行在線校準(zhǔn)。
檢測(cè)系統(tǒng)以每40秒檢測(cè)一個(gè)車身的速度，檢測(cè)三種類型的車身。系統(tǒng)將檢測(cè)結(jié)果與人、從CAD模型中撮出來的合格尺寸相比較，測(cè)量精度為±0.1mm。 ROVER的質(zhì)量檢測(cè)人員用該系統(tǒng)來判別關(guān)鍵部分的尺寸一致性，如車身整體外型、門、玻璃窗口等。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)是成功的，并將用于ROVER公司其它系統(tǒng)列汽車的車身檢測(cè)。
紙幣印刷質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)
該系統(tǒng)利用圖像處理技術(shù)，通過對(duì)紙幣生產(chǎn)流水線上的紙幣20多項(xiàng)特征(號(hào)碼、盲文、顏色、圖案等)進(jìn)行比較分析，檢測(cè)紙幣的質(zhì)量，替代傳統(tǒng)的人眼辨別的方法。
智能交通管理系統(tǒng)
通過在交通要道放置攝像頭，當(dāng)有違章車輛(如闖紅燈)時(shí)，攝像頭將車輛的牌照拍攝下來，傳輸給中央管理系統(tǒng)，系統(tǒng)利用圖像處理技術(shù)，對(duì)拍攝的圖片進(jìn)行分析，提取出車牌號(hào)，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，可以供管理人員進(jìn)行檢索。
應(yīng)用現(xiàn)狀
機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，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(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào);圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。
一個(gè)典型的工業(yè)機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)包括如下部分:光源，鏡頭，CCD照相機(jī)，圖像處理單元(或圖像捕獲卡)，圖像處理軟件，監(jiān)視器，通訊/輸入輸出單元等。首先采用攝像機(jī)獲得被測(cè)目標(biāo)的圖像信號(hào)， 然后通過A/ D 轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布、亮度和顏色等信息，進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，然后再根據(jù)預(yù)設(shè)的判別準(zhǔn)則輸出判斷結(jié)果，去控制驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)處理。機(jī)器視覺是一項(xiàng)綜合技術(shù)，其中包括數(shù)字圖像處理技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)、控制技術(shù)、光源照明技術(shù)，光學(xué)成像技術(shù)、傳感器技術(shù)、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)等。 機(jī)器視覺強(qiáng)調(diào)實(shí)用性，要求能夠適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境，要有合理的性價(jià)比、通用的工業(yè)接口、較高的容錯(cuò)能力和安全性，并具有較強(qiáng)的通用性和可移植性。 它更強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)性，要求高速度和高精度。
視覺系統(tǒng)的輸出并非圖像視頻信號(hào)，而是經(jīng)過運(yùn)算處理之后的檢測(cè)結(jié)果，如尺寸數(shù)據(jù)。上位機(jī)如PC和PLC實(shí)時(shí)獲得檢測(cè)結(jié)果后，指揮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)或I/O系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的控制動(dòng)作，如定位和分選。從視覺系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境分類，可分為PC-BASED系統(tǒng)和PLC-BASED系統(tǒng)?；赑C的系統(tǒng)利用了其開放性，高度的編程靈活性和良好的Windows界面，同時(shí)系統(tǒng)總體成本較低。以美國DATA TRANSLATION公司為例，系統(tǒng)內(nèi)含高性能圖像捕獲卡，一般可接多個(gè)鏡頭，配套軟件方面，從低到高有幾個(gè)層次，如Windows95/98/NT環(huán)境下C/C++編程用DLL，可視化控件activeX提供VB和VC++下的圖形化編程環(huán)境，甚至Windows下的面向?qū)ο蟮臋C(jī)器視覺組態(tài)軟件，用戶可用它快速開發(fā)復(fù)雜高級(jí)的應(yīng)用。在基于PLC的系統(tǒng)中，視覺的作用更像一個(gè)智能化的傳感器，圖像處理單元獨(dú)立于系統(tǒng)，通過串行總線和I/O與PLC交換數(shù)據(jù)。系統(tǒng)硬件一般利用高速專用ASIC或嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理，系統(tǒng)軟件固化在圖像處理器中，通過類似于游戲鍵盤的簡(jiǎn)單裝置對(duì)顯示在監(jiān)視器中的菜單進(jìn)行配置，或在PC上開發(fā)軟件然后下載。基于PLC的系統(tǒng)體現(xiàn)了可靠性高、集成化，小型化、高速化、低成本的特點(diǎn)，代表廠商為日本松下、德國Siemens等。
德國Siemens公司在工業(yè)圖像處理方面擁有超過20年經(jīng)驗(yàn)積累，SIMATIC VIDEOMAT是第一個(gè)高性能的單色和彩色圖像處理系統(tǒng)，并成為SIMATIC自動(dòng)化系統(tǒng)中極重要的產(chǎn)品。而99年推出的SIMATIC VS710是業(yè)內(nèi)第一個(gè)智能化的、一體化的、帶PROFIBUS接口的、分布式的灰度級(jí)工業(yè)視覺系統(tǒng)，它將圖像處理器、CCD、I/O集成在一個(gè)小型機(jī)箱內(nèi)，提供PROFIBUS的聯(lián)網(wǎng)方式(通訊速率達(dá)12Mbps)或集成的I/O和RS232接口。更重要的，通過PC WINDOWS下的Pro Vision參數(shù)化軟件進(jìn)行組態(tài)，VS 710第一次將PC的靈活性，PLC的可靠性、分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，和一體化設(shè)計(jì)結(jié)合在一起，使得西門子在PC和PLC體系之間找到了完美的平衡。機(jī)器視覺系統(tǒng)在印刷包裝中的應(yīng)用
自動(dòng)印刷品質(zhì)量檢測(cè)
自動(dòng)印刷品質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備采用的檢測(cè)系統(tǒng)多是先利用高清晰度、高速攝像鏡頭拍攝標(biāo)準(zhǔn)圖像，在此基礎(chǔ)上設(shè)定一定標(biāo)準(zhǔn);然后拍攝被檢測(cè)的圖像，再將兩者進(jìn)行對(duì)比。CCD線性傳感器將每一個(gè)像素的光量變化轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)，對(duì)比之后只要發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖像有不同之處，系統(tǒng)就認(rèn)為這個(gè)被檢測(cè)圖像為不合格品。印刷過程中產(chǎn)生的各種錯(cuò)誤，對(duì)電腦來說只是標(biāo)準(zhǔn)圖像與被檢測(cè)圖像對(duì)比后的不同，如污跡、淺印，墨點(diǎn)色差等缺陷都包含在其中。
最早用于印刷品質(zhì)量檢測(cè)的是將標(biāo)準(zhǔn)影像與被檢測(cè)影像進(jìn)行灰度對(duì)比的技術(shù)，較先進(jìn)的技術(shù)是以RGB三原色為基礎(chǔ)進(jìn)行對(duì)比。全自動(dòng)機(jī)器檢測(cè)與人眼檢測(cè)相比，區(qū)別在哪里?以人的目視為例，當(dāng)我們聚精會(huì)神地注視某印刷品時(shí)，如果印刷品的對(duì)比色比較強(qiáng)烈，則人眼可以發(fā)現(xiàn)的、最小的缺陷，是對(duì)比色明顯、不小于0.3mm的缺陷;但依靠人的能力很難保持持續(xù)的、穩(wěn)定的視覺效果。可是換一種情況，如果是在同一色系的印刷品中尋找缺陷，尤其是在一淡色系中尋找質(zhì)量缺陷的話，人眼能夠發(fā)現(xiàn)的缺陷至少需要有20個(gè)灰度級(jí)差。而自動(dòng)化的機(jī)器則能夠輕而易舉地發(fā)現(xiàn)0.10mm大小的缺陷，即使這種缺陷與標(biāo)準(zhǔn)圖像僅有一個(gè)灰度級(jí)的區(qū)別。
但是從實(shí)際使用上來說，即便是同樣的全色對(duì)比系統(tǒng)，其辨別色差的能力也不同。有些系統(tǒng)能夠發(fā)現(xiàn)輪廓部分及色差變化較大的缺陷，而有些系統(tǒng)則能識(shí)別極微小的缺陷。對(duì)于白卡紙和一些簡(jiǎn)約風(fēng)格的印刷品來說，如日本的KENT煙標(biāo)、美國的萬寶路煙標(biāo)，簡(jiǎn)單地檢測(cè)或許已經(jīng)足夠了，而國內(nèi)的多數(shù)印刷品，特別是各種標(biāo)簽，具有許多特點(diǎn)，帶有太多的閃光元素，如金、銀卡紙，燙印、壓凹凸或上光印刷品，這就要求質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備必須具備足夠的發(fā)現(xiàn)極小灰度級(jí)差的能力，也許是5個(gè)灰度級(jí)差，也許是更嚴(yán)格的1個(gè)灰度級(jí)差。這一點(diǎn)對(duì)國內(nèi)標(biāo)簽市場(chǎng)是至關(guān)緊要的。
標(biāo)準(zhǔn)影像與被檢印刷品影像的對(duì)比精確是檢測(cè)設(shè)備的關(guān)鍵問題，通常情況下，檢測(cè)設(shè)備是通過鏡頭采集影像，在鏡頭范圍內(nèi)的中間部分，影像非常清晰，但邊緣部分的影像可能會(huì)產(chǎn)生虛影，而虛影部分的檢測(cè)結(jié)果會(huì)直接影響到整個(gè)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。從這一點(diǎn)來說，如果僅僅是全幅區(qū)域的對(duì)比并不適合于某些精細(xì)印刷品。如果能夠?qū)⑺玫降膱D像再次細(xì)分，比如將影像分為1024dpi X 4096dpi或2048dpi X 4096dpi，則檢測(cè)精度將大幅提高，同時(shí)因?yàn)楸苊饬诉吘壊糠值奶撚?，從而使檢測(cè)的結(jié)果更加穩(wěn)定。
采用檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)可提供檢測(cè)全過程的實(shí)時(shí)報(bào)告和詳盡、完善的分析報(bào)告?，F(xiàn)場(chǎng)操作者可以憑借全自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的及時(shí)報(bào)警，根據(jù)實(shí)時(shí)分析報(bào)告，及時(shí)對(duì)工作中的問題進(jìn)行調(diào)整，或許減少的將不僅僅是一個(gè)百分點(diǎn)的廢品率，管理者可以依據(jù)檢測(cè)結(jié)果的分析報(bào)告，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行跟蹤，更有利于生產(chǎn)技術(shù)的管理。因?yàn)榭蛻羲蟮?，高質(zhì)量的檢測(cè)設(shè)備，不僅僅是停留在檢出印刷品的好與壞，還要求具備事后的分析能力。某些質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備所能做的不僅可以提升成品的合格率，還能協(xié)助生產(chǎn)商改進(jìn)工藝流程，建立質(zhì)量管理體系，達(dá)到一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
凹版印刷機(jī)位置控制及產(chǎn)品檢測(cè)
由設(shè)置在生產(chǎn)線上的攝像機(jī)連續(xù)攝取印制品的視頻圖像，攝像的速度在30 幀/s 以下且可調(diào)。攝像機(jī)采集到的圖像，首先進(jìn)行量化，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，從中抽取一張有效代表鏡頭內(nèi)容的關(guān)鍵幀，并將其顯示在顯示器上。對(duì)于一幀圖像，可采用對(duì)靜止圖像的分析方法來處理，通過尺寸測(cè)量和多光譜分析可識(shí)別出視頻圖像上各色標(biāo)，得出色標(biāo)間距和色標(biāo)的顏色參數(shù)以及一些其他相關(guān)。
由于各種因素影響，會(huì)出現(xiàn)各種各樣的噪聲，如高斯噪聲、椒鹽噪聲及隨機(jī)噪聲等。噪聲給圖像處理帶來很多困難，它對(duì)圖像分割，特征提取，圖像識(shí)別，具有直接的影響，因此實(shí)時(shí)采集的圖像需進(jìn)行濾波處理。圖像濾波要求能去除圖像以外的噪聲，同時(shí)又要保持圖像的細(xì)節(jié)。當(dāng)噪聲為高斯噪聲時(shí)，最常使用的是線性濾波器，易于分析和實(shí)現(xiàn);但線性濾波器對(duì)椒鹽噪聲的濾波效果很差，傳統(tǒng)的中值濾波器能減少圖像中的椒鹽噪聲，但效果不算理想，即充分分散的噪聲被去掉，而彼此靠近的噪聲會(huì)被保留下來，所以當(dāng)椒鹽噪聲比較嚴(yán)重時(shí)，它的濾波效果明顯變壞。本系統(tǒng)改進(jìn)型中值濾波法。該方法首先求得噪聲圖像窗口中去除最大和最小灰度值像素后的中值，然后計(jì)算該中值與對(duì)應(yīng)的像素灰度值的差，再與閾值相比較以確定是否用求得的值代替該像素的灰度值。
圖像分割在該階段中檢測(cè)出各色標(biāo)并與背景分離，物體的邊緣是由灰度不連續(xù)性所反映的L 邊緣種類可分為兩種，其一是階躍性邊緣，它兩邊的像素的灰度值有顯著不同;其二是屋頂狀邊緣，它位于灰度值從增加到減小的變化轉(zhuǎn)折點(diǎn)L對(duì)于階躍性邊緣，其二階方向?qū)?shù)在邊緣處呈零交叉，因而可用微分算子來做邊緣檢測(cè)算子。微分算子類邊緣檢測(cè)法類似于高空間域的高通濾波，有增加高頻分量的作用，這類算子對(duì)噪聲相當(dāng)敏感，對(duì)于階躍性邊緣，通?？捎玫乃阕佑刑荻人阕覵obel 算子和Kirsh 算子。對(duì)于屋頂狀邊緣可用拉普拉斯變換和Kirsh 算子。由于色標(biāo)為長(zhǎng)方形，且相鄰邊緣灰度級(jí)相差較大，故采用邊緣檢測(cè)來分割圖像。這里采用Sobert 邊緣子來進(jìn)行邊緣檢測(cè)，它是利用局部差分算子來尋找邊緣，能較好的將色標(biāo)分離出來。在實(shí)際的檢測(cè)過程中，采用彩色圖像邊緣檢測(cè)方法，選擇合適的彩色基(如強(qiáng)度、色度、飽和度等)來進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)印刷機(jī)的類型特點(diǎn)，即印刷機(jī)各色的顏色和版圖的特點(diǎn)，進(jìn)行多閾值處理，得到各色的二值圖。
將分割后的圖像進(jìn)行測(cè)量，通過測(cè)量值來識(shí)別物體，由于色標(biāo)為形狀規(guī)則的矩形，所以可對(duì)下述特征進(jìn)行提取:(1) 由像素計(jì)算矩形面積，(2) 矩形度，(3) 色度(H ) 和飽和度(S )，然后根據(jù)各色標(biāo)的間隔的像素點(diǎn)數(shù)量得到色標(biāo)間的間距，與設(shè)定值比較，得到兩者的差值，共進(jìn)行m 次測(cè)量，取平均差值，給數(shù)字交流伺服調(diào)節(jié)部分提供相應(yīng)的調(diào)節(jié)信號(hào)。以調(diào)節(jié)色輥的相對(duì)位置，從而消除或減少印刷錯(cuò)位。在特征提取時(shí)，對(duì)圖像進(jìn)行多光譜圖像分析，可以定量地表示色標(biāo)，如彩色數(shù)圖像中像素的顏色，采用HIS 格式得到各色標(biāo)顏色信息的兩個(gè)參數(shù):色度和飽和度，以此來檢測(cè)油墨的質(zhì)量。對(duì)各色二值圖再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算或與標(biāo)準(zhǔn)圖形進(jìn)行樣板匹配，測(cè)量印刷過程中墨屑等參數(shù)。
印刷機(jī)由開卷機(jī)放卷運(yùn)行依次經(jīng)過各印刷單元，進(jìn)行各色的印刷和烘干，由收卷機(jī)進(jìn)行收卷L 每色印刷都會(huì)在印料的邊沿印上以供套色用的色標(biāo)，該色標(biāo)線水平10mm，寬1 mm ，每個(gè)相鄰顏色的標(biāo)志線在套印精確時(shí)應(yīng)相互平行，垂直(縱向)相巨20 mm，由設(shè)置在生產(chǎn)線上的攝影機(jī)連續(xù)攝取印制品的視頻圖像，通過尺寸測(cè)量和多光譜分析可識(shí)別出視頻圖像上各色標(biāo)，得出色標(biāo)間距和色標(biāo)的顏色參數(shù)L如果相鄰兩色色標(biāo)間隔大于或小于20 mm ，則說明套印出現(xiàn)了偏差。將該偏差信號(hào)送給伺服變頻驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)交流伺服電機(jī)，使相應(yīng)的套色修正輥ML上下移動(dòng)來延長(zhǎng)或縮短印料自上一單元印刷版輥到該單元印刷版輥的行程來動(dòng)態(tài)修正。
在現(xiàn)代包裝行業(yè)中的應(yīng)用
在現(xiàn)代包裝工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，涉及到各種各樣的檢查、測(cè)量，比如飲料瓶蓋的印刷質(zhì)量檢查，產(chǎn)品包裝上的條碼和字符識(shí)別等。這類應(yīng)用的共同特點(diǎn)是連續(xù)大批量生產(chǎn)、對(duì)外觀質(zhì)量的要求非常高。通常這種帶有高度重復(fù)性和智能性的工作只能靠人工檢測(cè)來完成，我們經(jīng)常在一些工廠的現(xiàn)代化流水線后面看到數(shù)以百計(jì)甚至逾千的檢測(cè)工人來執(zhí)行這道工序，在給工廠增加巨大的人工成本和管理成本的同時(shí)，仍然不能保證100%的檢驗(yàn)合格率(即"零缺陷")，而當(dāng)今企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)，已經(jīng)不允許哪怕是0。1%的缺陷存在。有些時(shí)候，如微小尺寸的精確快速測(cè)量，形狀匹配，顏色辨識(shí)等，用人眼根本無法連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行，其它物理量傳感器也難有用武之地。這時(shí)，人們開始考慮把計(jì)算機(jī)的快速性、可靠性、結(jié)果的可重復(fù)性，從而引入了機(jī)器人視覺技術(shù)。
一般地說，首先采用CCD照相機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，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，如:面積、長(zhǎng)度、數(shù)量、位置等;最后，根據(jù)預(yù)設(shè)的容許度和其他條件輸出結(jié)果，如:尺寸、角度、偏移量、個(gè)數(shù)、合格/不合格、有/無等。機(jī)器視覺的特點(diǎn)是自動(dòng)化、客觀、非接觸和高精度，與一般意義上的圖像處理系統(tǒng)相比，機(jī)器視覺強(qiáng)調(diào)的是精度和速度，以及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的可靠性。 機(jī)器視覺極適用于大批量生產(chǎn)過程中的測(cè)量、檢查和辨識(shí)，如:對(duì)IC表面印字符的辨識(shí)，食品包裝上面對(duì)生產(chǎn)日期的辨識(shí)，對(duì)標(biāo)簽貼放位置的檢查。
機(jī)器視覺的技術(shù)進(jìn)展
在機(jī)器視覺系統(tǒng)中;關(guān)鍵技術(shù)有光源照明技術(shù)、光學(xué)鏡頭、攝像機(jī)、圖像采集卡、圖像處理卡和快速準(zhǔn)確的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等方面。在機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)中;好的光源與照明方案往往是整個(gè)系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵;起著非常重要的作用;它并不是簡(jiǎn)單的照亮物體而已。 光源與照明方案的配合應(yīng)盡可能地突出物體特征量;在物體需要檢測(cè)的部分與那些不重要部份之間應(yīng)盡可能地產(chǎn)生明顯的區(qū)別;增加對(duì)比度;同時(shí)還應(yīng)保證足夠的整體亮度;物體位置的變化不應(yīng)該影響成像的質(zhì)量。在機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)中一般使用透射光和反射光。 對(duì)于反射光情況應(yīng)充分考慮光源和光學(xué)鏡頭的相對(duì)位置、物體表面的紋理;物體的幾何形狀、背景等要素。光源的選擇必須符合所需的幾何形狀、照明亮度、均勻度、發(fā)光的光譜特性等;同時(shí)還要考慮光源的發(fā)光效率和使用壽命。光學(xué)鏡頭相當(dāng)于人眼的晶狀體;在機(jī)器視覺系統(tǒng)中非常重要。 一個(gè)鏡頭的成像質(zhì)量?jī)?yōu)劣;即其對(duì)像差校正的優(yōu)良與否;可通過像差大小來衡量;常見的像差有球差、彗差、像散、場(chǎng)曲、畸變、色差等六種。
攝像機(jī)和圖像采集卡共同完成對(duì)物料圖像的采集與數(shù)字化。 高質(zhì)量的圖像信息是系統(tǒng)正確判斷和決策的原始依據(jù);是整個(gè)系統(tǒng)成功與否的又一關(guān)鍵所在。 在機(jī)器視覺系統(tǒng)中;CCD 攝像機(jī)以其體積小巧、性能可靠、清晰度高等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛使用。 CCD 攝像機(jī)按照其使用的CCD 器件可以分為線陣式和面陣式兩大類。 線陣CCD 攝像機(jī)一次只能獲得圖像的一行信息;被拍攝的物體必須以直線形式從攝像機(jī)前移過;才能獲得完整的圖像;因此非常適合對(duì)以一定速度勻速運(yùn)動(dòng)的物料流的圖像檢測(cè);而面陣CCD 攝像機(jī)則可以一次獲得整幅圖像的信息。圖像信號(hào)的處理是機(jī)器視覺系統(tǒng)的核心;它相當(dāng)于人的大腦。 如何對(duì)圖像進(jìn)行處理和運(yùn)算;即算法都體現(xiàn)在這里;是機(jī)器視覺系統(tǒng)開發(fā)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的快速發(fā)展;為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性;對(duì)圖像處理的很多工作都可以借助硬件完成;如DSP、專用圖像信號(hào)處理卡等;軟件則主要完成算法中非常復(fù)雜、不太成熟、尚需不斷探索和改變的部分。
從產(chǎn)品本身看，機(jī)器視覺會(huì)越來越趨于依靠PC技術(shù)，并且與數(shù)據(jù)采集等其他控制和測(cè)量的集成會(huì)更緊密。且基于嵌入式的產(chǎn)品將逐漸取代板卡式產(chǎn)品，這是一個(gè)不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。主要原因是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，尤其是其具備低功耗技術(shù)的特點(diǎn)得到人們的重視。另外，嵌入式操作系統(tǒng)絕大部分是以C語言為基礎(chǔ)的，因此使用C高級(jí)語言進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)是一項(xiàng)帶有基礎(chǔ)性的工作，使用高級(jí)語言的優(yōu)點(diǎn)是可以提高工作效率，縮短開發(fā)周期，更主要的是開發(fā)出的產(chǎn)品可靠性高、可維護(hù)性好、便于不斷完善和升級(jí)換代等。因此，嵌入式產(chǎn)品將會(huì)取代板卡式產(chǎn)品。
由于機(jī)器視覺是自動(dòng)化的一部分，沒有自動(dòng)化就不會(huì)有機(jī)器視覺，機(jī)器視覺軟硬件產(chǎn)品正逐漸成為協(xié)作生產(chǎn)制造過程中不同階段的核心系統(tǒng)，無論是用戶還是硬件供應(yīng)商都將機(jī)器視覺產(chǎn)品作為生產(chǎn)線上信息收集的工具，這就要求機(jī)器視覺產(chǎn)品大量采用"標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)"，直觀的說就是要隨著自動(dòng)化的開放而逐漸開放，可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行二次開發(fā)。當(dāng)今，自動(dòng)化企業(yè)正在倡導(dǎo)軟硬一體化解決方案，機(jī)器視覺的廠商在未來5-6年內(nèi)也應(yīng)該不單純是只提供產(chǎn)品的供應(yīng)商，而是逐漸向一體化解決方案的系統(tǒng)集成商邁進(jìn)。
在未來的幾年內(nèi)，隨著中國加工制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)于機(jī)器視覺的需求也逐漸增多;隨著機(jī)器視覺產(chǎn)品的增多，技術(shù)的提高，國內(nèi)機(jī)器視覺的應(yīng)用狀況將由初期的低端轉(zhuǎn)向高端。由于機(jī)器視覺的介入，自動(dòng)化將朝著更智能、更快速的方向發(fā)展。
掃描二維碼