在現代自動化生產過程中,機器視覺檢測已經開始慢慢取代人工視覺檢測,瑞視特科技研發的機器視覺系統在工況檢測、缺陷檢測、質量控制等領域,應用廣泛,隨著工業4.0時代的到來,這一趨勢不可逆轉。
機器視覺,是通過光學裝置和非接觸式的感測器,自動地接收和處理乙個真實物體的影象,以獲得所需資訊或用於控制機械人運動的裝置。
這是美國製造工程師協會(sme)機器視覺分會和美國機械人工業協會(ria)自動化視覺分會,對機器視覺的定義。
▷ sme——society of manufacturing engineers
▷ ria——robotic industrial association
機器視覺,就是用機器代替人眼,來做測量和判斷。本質上,機器視覺是影象分析技術在工廠自動化中的應用,通過使用光學系統、工業數字相機和影象處理工具,來模擬人的視覺能力,並做出相應的決策,最終通過指揮某種特定的裝置執行這些決策。
為什麼要用機器視覺替代人工視覺
原因有很多,以下列出較主要的幾點:
1、從生產效率的角度來說,由於操作工在長時間工作下容易疲憊,人工視覺質量效率低下且精度不高,而機器視覺可以大大提高生產效率和自動化程度。
2、從成本控制的角度來說,培訓乙個合格的操作工需要企業管理者花費大量的人力物力,然而單純的培訓還遠遠不夠,後續還需要花費大量的時間,使操作工的水平在實踐中得到提公升。而機器視覺系統只要設計、除錯和操作得當,可以在很長一段時間內不間斷使用,同時確保生產效果。
3、在某些特殊工業環境中實施工況檢測,如焊接、火藥製造等,人工視覺可能會對操作工的人身安全造成威脅,而機器視覺從某種程度上有效地規避了這些風險。
機器視覺涵蓋哪些領域
乙個機器視覺系統是由不同的功能模組共同組成,設計出乙個成功的機器視覺系統,對工程師要求很高。
一般來說,機器視覺所涵蓋的專業領域如下:
1、電氣工程:用於機器視覺系統中硬體和軟體的設計。
2、工程數學:影象處理技術的基礎。
3、物理:照明系統設計的基礎。
機器視覺系統的構成模組
乙個完整的機器視覺系統一般由光學系統(光源、鏡頭、工業相機)、影象採集單元、影象處理單元、執行機構及人機介面等模組組成,所有功能模組相輔相成,缺一不可。
照明(光源)
照明是影響機器視覺系統輸入的重要因素,光源系統的設計至關重要,直接關係到輸入資料,即影象的質量和應用效果。
工程師需根據使用者需求和產品特性,首先確定有效的照明條件,選擇相應的照明裝置,才能確保在此光照條件下生成的影象能突顯出使用者需要的目標資訊特徵。
光源一般分為可見光源和不可見光源,工業上常用的可見光源有led、鹵素燈、螢光燈等;不可見光源主要為近紅外光、紫外光、x射線等。
led光源是目前運用最多的機器視覺光源,它具有效率高、壽命長、防潮抗震、節能環保等特點,是工程師在設計照明系統時的最佳選擇。
不可見光源主要用來應對一些特定的需求,如管道焊接工藝的檢測,由於不可見光的可穿透性,才能到達檢測點。
鏡頭鏡頭是機器視覺系統中的重要元件,其作用是光學成像。
鏡頭的主要引數有焦距、景深(dof,depth of field)、解析度、工作距離、視場(fov,field of view)等。
景深,是指鏡頭能夠獲得最佳影象時,被攝物體離此最佳焦點前後的距離範圍。
視場,表示攝像頭所能觀測到的最大範圍,通常以角度表示,一般說來,視場越大,觀測範圍越大。
工作距離,是指鏡頭到被攝物體的距離,工作距離越長,成本越高。
在設計機器視覺系統時,要選擇引數與使用者需求相匹配的鏡頭。
工業相機
在機器視覺系統中工業相機必不可少,它就像人眼一樣,用來捕獲影象。相機按其感光器的不同,可分為:ccd相機;cmos 相機。
ccd—charge coupled device
cmos —complementary metaloxide semiconductor
ccd相機的成本較高,但成像品質、成像通透性、色彩的豐富性等較cmos相機出色很多。ccd相機按其使用的ccd感光元件可分為線陣式和面陣式兩大類。
線陣相機,是呈「線」狀的,對影象的資訊只能以行為單位進行處理,解析度高,速度快,主要應用於工業、醫療、科研等領域中,相配套的機器視覺系統上。
面陣式相機則一次可以獲得整幅影象的資訊,**相對便宜。
影象採集單元
影象採集單元中最重要的元件是影象採集卡,它是影象採集單元與影象處理單元的介面,用來將採集到的影象進行數位化,並輸入、儲存到計算機中。
影象處理單元包含大量影象處理演算法。在取得影象後,用這些演算法對數字影象進行處理,分析計算,並輸出結果。
執行機構與人機介面
在完成影象採集和處理工作之後,需要將影象處理的結果輸出,並做出與結果相匹配的動作,如剔廢、報警等,並通過人機介面顯示生產資訊。
機器視覺系統的原理
通過光學系統,將需要拍攝的目標轉換成為影象訊號,再將影象訊號傳送至影象採集卡,並根據畫素分布、亮度、顏色等資訊,轉換成為數碼訊號。
影象處理單元對這些數碼訊號進行有效地運算並獲得拍攝目標的特徵值,從而根據判別的結果來指揮裝置進行相對應的動作。
機器視覺系統的流程
以安瓿注射劑中異物自動燈檢為例,該機器視覺系統的工作流程如下:
首先,待檢的安瓿瓶由機械輸送裝置輸送至檢測工位,plc發出「物體已到達」訊號。
隨後,相機(camera and lens)和光源(light source)被觸發並同步開啟,對待檢安瓿瓶中液體進行影象獲取。
接著,獲取到的藥液狀態影象在影象採集卡(image processing hardware)中進行數位化,並將被數位化的影象儲存在計算機中。
然後,所儲存的資訊被運到影象處理軟體,對數字影象訊號進行處理與異物特徵分析,判斷液體質量是否合乎要求並做出決策,如好品good,壞品notgood。
最終,由控制系統,如plc指揮某特定裝置執行上述決策,即將好品和壞品通過不同的輸出通道分選開來,並在人機介面上顯示相關資料。
深圳瑞視特科技****有著多年的機器視覺行業經驗,在機器視覺的應用領域上積累了豐富的經驗,有著不少成功的案例和解決方案,瑞視特科技一直以來致力於機器視覺產品的生產、開發、應用以及銷售,為客戶提供整體機器視覺解決方案及服務,把機器視覺技術應用到智慧型生產中
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