机器视觉与科学成像在机电产品制造中的应用(07-100)

　　光源：与视觉传感器的照明因素一样,它是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果。针对每个特定的应用实例，要选择相应的照明装置，以达到最佳效果。其光源可分为可见光和不可见光。常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。另一方面，环境光有可能影响图像的质量，所以可采用基于PC的方案主要针对电子生产测试设备，其优点是高性能、高灵活度和高性价比,十分适合于高难度、高分辨率和高速的机器视觉应用。

　　所以可采用加防护屏的方法来减少环境光的影响。照明系统按其照射方法可分为：背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。其中，背向照明是被测物放在光源和摄像机之间，它的优点是能获得高对比度的图像。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线光源等投射到被测物上，根据它们产生的畸变，解调出被测物的三维信息。频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上，摄像机拍摄要求与光源同步

　　镜头：镜头选择应注意焦距,目标高度,影像高度,放大倍数,影像至目标的距离,中心点 / 节点与畸变.

　　相机：按照不同标准可分为标准分辨率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:线扫描CCD和面阵CCD;单色相机和彩色相机。

　　图象采集卡：图像采集卡只是完整的机器视觉系统的一个部件，但是它扮演一个非常重要的角色。图像采集卡直接决定了摄像头的接口：黑白、彩色、模拟、数字等。比较典型的是PCI或AGP兼容的捕获卡，可以将图像迅速地传送到计算机存储器进行处理。有些采集卡有内置的多路开关。例如，可以连接8个不同的摄像机,然后告诉采集卡采用那一个相机抓拍到的信息。有些采集卡有内置的数字输入以触发采集卡进行捕捉，当采集卡抓拍图像时数字输出口就触发闸门。

　　视觉处理器：视觉处理器集采集卡与处理器于一体。以往计算机速度较慢时，采用视觉处理器加快视觉处理任务。现在由于采集卡可以快速传输图象到存储器，而且计算机也快多了，所以现在视觉处理器用的较少了。

　　工作过程：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(如尺寸数据)。通常，机器视觉测试就是用机器代替肉眼来做测量和判断.首先采用CCD照相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，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，如：面积、长度、数量、位置等。最后，根据预设的容许度和其他条件输出结果，如：尺寸、角度、偏移量、个数、合格/不合格、有/无等。上位机(如PC和PLC)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(如定位和分类)。

　　机器视觉是新兴的自动化市场,之所以这么说,主要机器视觉技术实际上就是利用摄像机替代人眼，图像处理软件替代大脑对生产线上产品进行质量检验或识别，它基本上由光源、镜头、摄像机、图像采集卡、图像处理器/软件以及必要的I/O所组成。机器视觉检验具有极高的效率、重复性以及精度，并且在很多情况下是人眼所无法替代的。视觉系统可以快速、准确和高可重复性地自动完成诸如部件测量和检查的工作，这样就可以帮助制造商提高产品质量和生产力。视觉系统在制造过程中的每一步都可以生成有价值的监测数据，这同时也可以帮助控制工程师扩展过程诊断的功能

　　计算机自动机器视觉的应用大致上可以分成定位、量测、识别、缺陷检测四大类，其中以定位的应用最为广泛。机器视觉系统可以用来检视主机板上的电子组件，也可以用来控制机械手臂，在机械手臂上加装CCD，利用影像辨识的定位，带动机械手臂来做病毒研究、药物混合等.一些高危险性的医疗研究。除了精准之外，对人类的生命也比较有安全保障。

　　可见机器视觉检测的速度和精确度成为机电子产品检测的新途径,这取决于以下二种类型的糸统所具特征优势。其一为图像采集的系统组件与应用软件，其二为生产车间标准的机器视觉糸统。

　　图像采集系统组件与软件

　　图像采集系统组件有图像采集硬件、驱动软件和应用软件。硬件可提供图像捕获、定时和控制功能;驱动软件通过一个标准的APl接口对硬件进行操作;应用软件可以将硬件和驱动软件结合到特定应用的解决方案中，并大大缩短开发时间。