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機器視覺基礎(chǔ)知識點總結(jié)

時間:2024-01-18 15:41:28來源:中國傳動網(wǎng)

導(dǎo)語:?機器視覺是一種通過光學(xué)設(shè)備和非接觸式傳感器自動接收并處理真實物體的圖像的設(shè)備,以獲得所需信息或控制機器人的運動。

  一、機器視覺的定義

  機器視覺是一種通過光學(xué)設(shè)備和非接觸式傳感器自動接收并處理真實物體的圖像的設(shè)備,以獲得所需信息或控制機器人的運動。

  機器視覺就是用機器代替人眼進行測量和判斷。本質(zhì)上,機器視覺是圖像分析技術(shù)在工廠自動化中的應(yīng)用,通過使用光學(xué)系統(tǒng),工業(yè)數(shù)碼相機和圖像處理工具,以模擬人類的視覺功能并做出相應(yīng)的決策,通過指揮特定的裝置來實現(xiàn)這些決策。

  在現(xiàn)代的自動化生產(chǎn)過程中,機器視覺已開始逐漸取代人工視覺,特別是在工況檢測,成品檢驗,質(zhì)量控制等領(lǐng)域。隨著工業(yè)4.0時代的到來,這種趨勢已不可逆轉(zhuǎn)。

  二、為什么要使用機器視覺代替人工視覺?

  原因有很多,主要有以下幾點:

  1、從生產(chǎn)效率的角度來看,由于長時間工作后操作者容易感到疲勞,因此人工視覺的質(zhì)量低下,準(zhǔn)確性不高,機器視覺可以大大提高生產(chǎn)效率和自動化程度。

  2、從成本控制的角度來看,培訓(xùn)一名合格的操作員需要企業(yè)管理人員花費大量的人力和物力,而且簡單的培訓(xùn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,后續(xù)還需要大量的時間來提高操作員的實踐水平。而機器視覺系統(tǒng)只要設(shè)計,調(diào)試和運行得當(dāng),就可以長時間不間斷地使用工作,同時確保生產(chǎn)效果。

  3、在某些特殊的工業(yè)環(huán)境中,例如焊接,火藥制造等工作條件檢測,人工視覺可能會對操作人員的人身安全構(gòu)成威脅,而機器視覺在一定程度上有效地避免了這些風(fēng)險。

  三、機器視覺涵蓋哪些領(lǐng)域?

  機器視覺系統(tǒng)由不同的功能模塊組成,因此設(shè)計出一個成功的機器視覺系統(tǒng)對工程師的要求是很高的。

  通常,機器視覺涵蓋的專業(yè)領(lǐng)域如下:

  1、電氣工程:用于機器視覺系統(tǒng)中的硬件和軟件設(shè)計。

  2、工程數(shù)學(xué):圖像處理技術(shù)的基礎(chǔ)。

  3、物理:照明系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。

  4、機械工程:機器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用。好的機器視覺系統(tǒng)可以更好地為制造提供更多技術(shù)支持,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

  四、機器視覺系統(tǒng)的組成部分

  完整的機器視覺系統(tǒng)通常由光學(xué)系統(tǒng)(光源,鏡頭,工業(yè)相機),圖像采集單元,圖像處理單元,執(zhí)行器和人機界面組成。功能模塊是相輔相成的,缺一不可。

  1、照明(光源)

  照明是影響機器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素。光源系統(tǒng)的設(shè)計非常重要,它與輸入數(shù)據(jù)直接相關(guān),即圖像的質(zhì)量和應(yīng)用效果。

  工程師需要首先確定有效的照明條件,并根據(jù)用戶需求和產(chǎn)品特性選擇相應(yīng)的照明設(shè)備,以確保在這種照明條件下生成的圖像可以突出顯示用戶所需的目標(biāo)信息特征。

  光源通常分為可見光源和不可見光源。工業(yè)上通常使用的可見光源是LED,鹵素?zé),熒光燈等。不可見光源主要是近紅外光,紫外光,X射線等。

  LED光源是一種廣泛用于教學(xué)的機器視覺光源,具有高效,長壽命,防潮,抗震,節(jié)能環(huán)保的特點。這是工程師在設(shè)計照明系統(tǒng)時的選擇。

  不可見光源主要用于滿足某些特定需求,例如管道焊接過程的檢測,因為不可見光的穿透只能到達(dá)檢測點。

  2、鏡頭

  鏡頭是機器視覺系統(tǒng)中的重要組件,其作用是光學(xué)成像。

  鏡頭的主要參數(shù)是焦距,景深,分辨率,工作距離和視場。

  景深是指鏡頭可以獲取圖像時,被攝物體與焦點前后之間的距離范圍。

  視場表示攝像機可以觀察到的范圍,通常以角度表示。一般來說,視野越大,觀察范圍越大。

  工作距離是指鏡頭與被攝物體之間的距離。工作距離越長,成本越高。

  在設(shè)計機器視覺系統(tǒng)時,請選擇參數(shù)符合用戶需求的鏡頭。

  3、工業(yè)相機

  在機器視覺系統(tǒng)中,工業(yè)相機必不可少。它們就像人的眼睛,用于捕獲圖像。工業(yè)相機根據(jù)感光器的不同可分為:CCD相機和CMOS相機。

  CCD照相機的成本較高,但成像質(zhì)量,成像透明度和色彩豐富度比CMOS照相機要好得多。CCD攝像機根據(jù)其使用的CCD感光元件可以分為線陣式和面陣式兩種。

  線陣式CCD相機采用“線”的形式,并且圖像信息只能以行為為單位進行處理,分辨率高、速度快。它主要用于工業(yè),醫(yī)療,科研等領(lǐng)域相配套的機器視覺系統(tǒng)上。

  面陣式相機可以一次獲取整個圖像的信息,價格相對便宜。

  4、圖像采集單元

  圖像采集單元中的重要元素是圖像采集卡,它是圖像采集單元和圖像處理單元之間的接口。它用于數(shù)字化獲取的圖像,并將其輸入并存儲在計算機中。

  5、圖像處理單元

  包含大量圖像處理算法。采集圖像后,使用這些算法處理數(shù)字圖像,進行分析和計算,然后輸出結(jié)果。

  6、執(zhí)行器和人機界面

  完成圖像采集和處理工作后,需要輸出圖像處理結(jié)果,并進行與結(jié)果相匹配的操作,例如剔除不良品,報警等,并通過人機界面顯示生產(chǎn)信息。

  五、機器視覺系統(tǒng)的原理

  通過光學(xué)系統(tǒng),將被攝物體轉(zhuǎn)換為圖像信號,然后將圖像信號傳輸至圖像采集卡,并根據(jù)像素分布,亮度,顏色等信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,圖像處理單元有效地計算出這些數(shù)字信號并獲得拍攝目標(biāo)的特征值,以根據(jù)判別結(jié)果指導(dǎo)設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的動作。


標(biāo)簽: 機器視覺

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