機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在檢測(cè)過(guò)程中起到什么作用
作者 : admin發(fā)布時(shí)間 : 2022-12-02 瀏覽 : 197 次
機(jī)器視覺(jué),是經(jīng)過(guò)光學(xué)設(shè)備和非接觸式的傳感器,自動(dòng)地接納和處理一個(gè)實(shí)在物體的圖畫(huà),以取得所需信息或用于操控機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。 這是美國(guó)制作工程師協(xié)會(huì) (SME) 機(jī)器視覺(jué)分會(huì)
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在檢測(cè)過(guò)程中起到什么作用
機(jī)器視覺(jué),是經(jīng)過(guò)光學(xué)設(shè)備和非接觸式的傳感器,自動(dòng)地接納和處理一個(gè)實(shí)在物體的圖畫(huà),以取得所需信息或用于操控機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。
這是美國(guó)制作工程師協(xié)會(huì)(SME)機(jī)器視覺(jué)分會(huì)和美國(guó)機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)(RIA)主動(dòng)化視覺(jué)分會(huì),對(duì)機(jī)器視覺(jué)的界說(shuō)。
機(jī)器視覺(jué),就是用機(jī)器代替人眼,來(lái)做丈量和判別。本質(zhì)上,機(jī)器視覺(jué)是圖畫(huà)剖析技能在工廠主動(dòng)化中的運(yùn)用,經(jīng)過(guò)運(yùn)用光學(xué)體系、工業(yè)數(shù)字相機(jī)和圖畫(huà)處理東西,來(lái)模擬人的視覺(jué)才干,并做出相應(yīng)的決議計(jì)劃,終究經(jīng)過(guò)指揮某種特定的設(shè)備履行這些決議計(jì)劃。
在現(xiàn)代主動(dòng)化出產(chǎn)過(guò)程中,機(jī)器視覺(jué)現(xiàn)已開(kāi)端漸漸代替人工視覺(jué),尤其是在工況檢測(cè)、成品查驗(yàn)、質(zhì)量操控等范疇,運(yùn)用廣泛,隨著工業(yè)4.0年代的到來(lái),這一趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)。
為什么要用機(jī)器視覺(jué)代替人工視覺(jué)
原因有許多,以下列出較首要的幾點(diǎn):
1、從出產(chǎn)功率的視點(diǎn)來(lái)說(shuō),因?yàn)椴僮鞴ぴ陂L(zhǎng)期作業(yè)下簡(jiǎn)單疲乏,人工視覺(jué)質(zhì)量功率低下且精度不高,而機(jī)器視覺(jué)可以大大進(jìn)步出產(chǎn)功率和主動(dòng)化程度。
2、從本錢(qián)操控的視點(diǎn)來(lái)說(shuō),訓(xùn)練一個(gè)合格的操作工需求企業(yè)管理者花費(fèi)許多的人力物力,但是單純的訓(xùn)練還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,后續(xù)還需求花費(fèi)許多的時(shí)間,使操作工的水平在實(shí)踐中得到進(jìn)步。而機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)只需規(guī)劃、調(diào)試和操作妥當(dāng),可以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不間斷運(yùn)用,一起保證出產(chǎn)作用。
3、在某些特殊工業(yè)環(huán)境中施行工況檢測(cè),如焊接、火藥制作等,人工視覺(jué)可能會(huì)對(duì)操作工的人身安全形成要挾,而機(jī)器視覺(jué)從某種程度上有效地規(guī)避了這些危險(xiǎn)。
機(jī)器視覺(jué)包括哪些范疇
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一個(gè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是由不同的功能模塊共同組成,規(guī)劃出一個(gè)成功的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng),對(duì)工程師要求很高。
一般來(lái)說(shuō),機(jī)器視覺(jué)所包括的專(zhuān)業(yè)范疇如下:
1、電氣工程:用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中硬件和軟件的規(guī)劃。
2、工程數(shù)學(xué):圖畫(huà)處理技能的根底。
3、物理:照明體系規(guī)劃的根底。
4、機(jī)械工程:機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)最廣泛的運(yùn)用。好的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能更好地為制作業(yè)供給更多有利于進(jìn)步產(chǎn)質(zhì)量量和出產(chǎn)功率的技能支持。
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的構(gòu)成模塊
一個(gè)完好的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)一般由光學(xué)體系(光源、鏡頭、工業(yè)相機(jī))、圖畫(huà)收集單元、圖畫(huà)處理單元、履行機(jī)構(gòu)及人機(jī)界面等模塊組成,一切功能模塊相得益彰,缺一不可。
照明(光源)
照明是影響機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)輸入的重要因素,光源體系的規(guī)劃至關(guān)重要,直接關(guān)系到輸入數(shù)據(jù),即圖畫(huà)的質(zhì)量和運(yùn)用作用。
工程師需依據(jù)用戶需求和產(chǎn)品特性,首要斷定有效的照明條件,挑選相應(yīng)的照明設(shè)備,才干保證在此光照條件下生成的圖畫(huà)能突顯出用戶需求的方針信息特征。
光源一般分為可見(jiàn)光源和不可見(jiàn)光源,工業(yè)上常用的可見(jiàn)光源有LED、鹵素?zé)?、熒光燈?/span>;不可見(jiàn)光源首要為近紅外光、紫外光、X射線等。
LED光源是現(xiàn)在運(yùn)用最多的機(jī)器視覺(jué)光源,它具有功率高、壽命長(zhǎng)、防潮抗震、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn),是工程師在規(guī)劃照明體系時(shí)的最佳挑選。
不可見(jiàn)光源首要用來(lái)應(yīng)對(duì)一些特定的需求,如管道焊接工藝的檢測(cè),因?yàn)椴豢梢?jiàn)光的可穿透性,才干抵達(dá)檢測(cè)點(diǎn)。
鏡頭
鏡頭是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的重要組件,其作用是光學(xué)成像。
鏡頭的首要參數(shù)有焦距、景深(DOF,Depth of Field)、分辨率、作業(yè)間隔、視場(chǎng)(FOV,Field of View)等。
景深,是指鏡頭可以取得最佳圖畫(huà)時(shí),被攝物體離此最佳焦點(diǎn)前后的間隔規(guī)模。
視場(chǎng),表明攝像頭所能觀測(cè)到的最大規(guī)模,通常以視點(diǎn)表明,一般說(shuō)來(lái),視場(chǎng)越大,觀測(cè)規(guī)模越大。
作業(yè)間隔,是指鏡頭到被攝物體的間隔,作業(yè)間隔越長(zhǎng),本錢(qián)越高。
在規(guī)劃?rùn)C(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)時(shí),要挑選參數(shù)與用戶需求相匹配的鏡頭。
工業(yè)相機(jī)
在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中工業(yè)相機(jī)必不可少,它就像人眼相同,用來(lái)捕獲圖畫(huà)。相機(jī)按其感光器的不同,可分為:CCD相機(jī);CMOS 相機(jī)。
CCD相機(jī)的本錢(qián)較高,但成像質(zhì)量、成像通透性、色彩的豐富性等較CMOS相機(jī)超卓許多。CCD相機(jī)按其運(yùn)用的CCD感光元件可分為線陣式和面陣式兩大類(lèi)。
線陣相機(jī),是呈“線”狀的,對(duì)圖畫(huà)的信息只能以行為單位進(jìn)行處理,分辨率高,速度快,首要運(yùn)用于工業(yè)、醫(yī)療、科研等范疇中,相配套的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)上。
面陣式相機(jī)則一次可以取得整幅圖畫(huà)的信息,價(jià)格相對(duì)廉價(jià)。
圖畫(huà)收集單元
圖畫(huà)收集單元中最重要的元件是圖畫(huà)收集卡,它是圖畫(huà)收集單元與圖畫(huà)處理單元的接口,用來(lái)將收集到的圖畫(huà)進(jìn)行數(shù)字化,并輸入、存儲(chǔ)到核算機(jī)中。
圖畫(huà)處理單元包含許多圖畫(huà)處理算法。在取得圖畫(huà)后,用這些算法對(duì)數(shù)字圖畫(huà)進(jìn)行處理,剖析核算,并輸出成果。
履行機(jī)構(gòu)與人機(jī)界面
在完結(jié)圖畫(huà)收集和處理作業(yè)之后,需求將圖畫(huà)處理的成果輸出,并做出與成果相匹配的動(dòng)作,如剔廢、報(bào)警等,并經(jīng)過(guò)人機(jī)界面顯現(xiàn)出產(chǎn)信息。
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的原理
經(jīng)過(guò)光學(xué)體系,將需求拍照的方針變換成為圖畫(huà)信號(hào),再將圖畫(huà)信號(hào)傳送至圖畫(huà)收集卡,并依據(jù)像素散布、亮度、色彩等信息,變換成為數(shù)字信號(hào)。
圖畫(huà)處理單元對(duì)這些數(shù)字信號(hào)進(jìn)行有效地運(yùn)算并取得拍照方針的特征值,然后依據(jù)判別的成果來(lái)指揮設(shè)備進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的流程
以安瓿注射劑中異物主動(dòng)燈檢為例,該機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的作業(yè)流程如下:
首要,待檢的安瓿瓶由機(jī)械運(yùn)送設(shè)備運(yùn)送至檢測(cè)工位,PLC宣布“物體已抵達(dá)”信號(hào)。
隨后,相機(jī)(camera and lens)和光源(light source)被觸發(fā)并同步敞開(kāi),對(duì)待檢安瓿瓶中液體進(jìn)行圖畫(huà)獲取。
接著,獲取到的藥液狀態(tài)圖畫(huà)在圖畫(huà)收集卡(image processing hardware)中進(jìn)行數(shù)字化,并將被數(shù)字化的圖畫(huà)存儲(chǔ)在核算機(jī)中。
然后,所存儲(chǔ)的信息被運(yùn)到圖畫(huà)處理軟件,對(duì)數(shù)字圖畫(huà)信號(hào)進(jìn)行處理與異物特征剖析,判別液體質(zhì)量是否符合要求并做出決議計(jì)劃,如好品GOOD,壞品NOTGOOD。
終究,由操控體系,如PLC指揮某特定設(shè)備履行上述決議計(jì)劃,行將好品和壞品經(jīng)過(guò)不同的輸出通道分選開(kāi)來(lái),并在人機(jī)界面上顯現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)。