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浅析机器视觉系统的工作过程
作者:管理员    发布于:2018-03-30 16:09:40    文字:【】【】【

1、   机器视觉系统  

机器视觉系统就是利用机器代替人眼来作各种测量和判断,是通过机器视觉产品(即图像摄取装置,分CMOS 和CCD两种)将被摄取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;图像系统对这些信号进行各种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。

从原理上机器视觉系统主要由三部分组成:图像的采集、图像的处理和分析、输出或显示。一个典型的机器视觉系统应该包括光源、光学系统、图像捕捉系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。

▲  典型机器视觉应用系统

2、   机器视觉的工作原理   

视觉系统的输出并非图像视频信号,而是经过运算处理之后的检测结果,采用CCD摄像机将被摄取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,通过A/D转变成数字信号:图像系统对这些信号进行各种运算来提取目标的特征(面积、长度、数量及位置等);根据预设的容许度和其他条佟输出结果(足寸、角度、偏移量、个数、合格/不合格及有/无等)。上位机实时获得检测结果后,指挥运动系统或I/O系统执行相应的控制动作。

3、   机器视觉的应用   

机器视觉的最大优点是与被观测对象无接触,对观测与被观测者都不会产生任何损伤,十分安全可靠,理论上人眼观察不到的范围机器视觉也可以观察,例如红外线、微博、超声波等,而机器视觉则可以利用这方面的传感器形成红外线、微博、超声波等图像,且其比人眼具有更高的精度与速度,因此极大的拓宽了机器视觉技术的检独享与范围。正因为机器视觉所具有的诸多优点,被越来越广泛的应用在更多行业内,如:基于机器视觉的EPC嵌入式检测系统基于机器视觉的柔性制造岛在线零件识别系统基于机器视觉系统的PCB光板缺陷检测技术等。

▲  机器视觉系统工作原理图

4、   机器视觉的工作过程   

1、工件定位检测器探测到物体已经运动至接近摄像系统的视野中心,向图像采集部分发送触发脉冲。

2、图像采集部分按照事先设定的程序和延时,分别向摄像机和照明系统发出启动脉冲。

3、摄像机停止目前的扫描,重新开始新的一帧扫描,或者摄像机在启动脉冲来到之前处于等待状态,启动脉冲到来后启动一帧扫描。

4、摄像机开始新的一帧扫描之前打开曝光机构,曝光时间可以事先设定。

5、另一个启动脉冲打开灯光照明,灯光的开启时间应该与摄像机的曝光时间匹配。

6、摄像机曝光后,正式开始一帧图像的扫描和输出。

7、图像采集部分接收模拟视频信号通过A/D将其数字化,或者是直接接收摄像机数字化后的数字视频数据。

8、图像采集部分将数字图像存放在处理器或计算机的内存中。

9、处理器对图像进行处理、分析、识别,获得测量结果或逻辑控制值。

10、处理结果控制流水线的动作、进行定位、纠正运动的误差等。

从上述的工作流程可以看出,机器视觉是一种比较复杂的系统。因为大多数系统监控对象都是运动物体,系统与运动物体的匹配和协调动作尤为重要,所以给系统各部分的动作时间和处理速度带来了严格的要求。在某些应用领域,例如机器人、飞行物体导制等,对整个系统或者系统的一部分的重量、体积和功耗都会有严格的要求。

5、   机器视觉的优势   

1、非接触测量,对于观测者与被观测者都不会产生任何损伤,从而提高系统的可靠性。

2、具有较宽的光谱响应范围,例如使用人眼看不见的红外测量,扩展了人眼的视觉范围。

3、长时间稳定工作,人类难以长时间对同一对象进行观察,而机器视觉则可以长时间地作测量、分析和识别任务。

机器视觉系统的应用领域越来越广泛。在工业、农业、国防、交通、医疗、金融甚至体育、娱乐等等行业都获得了广泛的应用,可以说已经深入到我们的生活、生产和工作的方方面面。

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