機器視覺系統 研究生

2023-02-09 01:57:02 字數 2207 閱讀 5088

1、機器視覺系統綜述

機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統是指通過機器視覺產品(即影象攝取裝置)將被攝取目標轉換成影象訊號,傳送給專用的影象處理系統,根據畫素分布和亮度、顏色等資訊,轉變成數位化訊號;影象系統對這些訊號進行各種運算來抽取目標的特徵,進而根據判別的結果來控制現場的裝置動作。 機器視覺系統的特點是提高生產的柔性和自動化程度。

在一些不適合於人工作業的危險工作環境或人工視覺難以滿足要求的場合,常用機器視覺來替代人工視覺;同時在大批量工業生產過程中,用人工視覺檢查產品質量效率低且精度不高,用機器視覺檢測方法可以大大提高生產效率和生產的自動化程度。而且機器視覺易於實現資訊整合,是實現計算機整合製造的基礎技術。 正是由於機器視覺系統可以快速獲取大量資訊,而且易於自動處理,也易於同設計資訊以及加工控制資訊整合,因此,在現代自動化生產過程中,人們將機器視覺系統廣泛地用於工況監視、成品檢驗和質量控制等領域。

2、機器視覺系統的原理

機器視覺系統的目的就是給機器或自動生產線新增一套視覺系統,其原理是由計算機或影象處理器以及相關裝置來模擬人的視覺行為,完成得到人的視覺系統所得到的資訊。人的視覺系統是由眼球、神經系統及大腦的視覺中樞構成,計算機視覺系統則是由影象採集系統、影象處理系統及資訊綜合分析處理系統構成。

機器視覺需要用到1、影象處理技術,2、彩色影象轉換技術,3、影象分割技術,4、模式識別技術,5、數學形態學方法,6、專家系統及人工智慧技術,7、視覺神經網路技術,8、小波分析技術,9、分形學方法等技術方法。

3、機器視覺系統的構成

典型的機器視覺技術一般用到以下裝置

1. 照明光源。

2. 鏡頭

3. 攝像機

4. 影象採集/處理卡

5. 影象處理系統

6. 其它外部裝置

圖1.機器視覺系統的構成

4、機器視覺 vs 人類視覺

5、機器視覺的應用

機器視覺技術功能:

圖2.機器視覺技術功能

機器視覺技術的具體應用案例:

1、手機介面電路板機器視覺自動檢測系統

該系統由光源、鏡頭、攝像頭、影象採集卡、精密xy運動平台、計算機和專門開發的應用軟體組成,用於檢測手機介面電路板質量,其中包括檢測每個介面電路板中的三個器件的位置和尺寸等引數。系統實現了大批量電路板元件質量的快速準確檢驗。

被檢測的大電路板上包含有30 個介面電路板,為了保證測量精度,每次檢測只針對乙個介面電路板。因此,必須通過xy運動平台移動電路板。電路板檢測完後才進行分割,並淘汰不合格產品。

系統採用美國ni公司先進的機器視覺技術,還有資料記錄和分析的功能。該系統具有測量準確、快速、擴充套件性強和價效比高等特點。該技術可適用於其他小型的電子和機械零部件的幾何尺寸測量。

2、生物醫學微粒檢測與分析系統

該系統主要任務是利用機器視覺技術實現粒子的檢測和分析。是用於微小(幾十至幾百奈米直徑)顆粒的動態檢測,主要任務是測量單位時間內流經小管內的微粒的數量和每個粒子的粒徑,並對顆粒大小分布狀態進行分析。

系統配置了雷射光源、顯微鏡頭與高解析度數字攝像頭。此外還配置了電動輸液器,用來驅動載有微小粒子的液體的流動。

3、機器視覺定位雷射切割機

在雷射切割機工作過程中,由於加工物件通常無法準確放置在特定的位置上,因此必須先做加工物件的定位工作。該裝置採用機器視覺技術解決精確定位問題,其主要技術特點是採用兩級定位的方式,裝置頂部安裝了一台相機,視場比較大,用於粗定位;而在雷射頭旁邊有安裝有另一台相機,視場小,用於精確定位。為準確加工奠定基礎。

六、總結

機器視覺技術誕生和應用,極大地解放了人類勞動力,提高了生產自動化水平,改善了人類生活現狀,其應用前景極為廣闊,目前在國外,機器視覺技術已廣泛應用於生產,生活中,而我國正處於初步階段,急需廣大科技工作者的共同努力,來迅速提高我國機器視覺技術的發展水平,為我國的現代化建設做出自己的貢獻。

回首機器視覺在國內十幾年來的發展,它已逐步度過了初步發展階段,隨著國際知名機器視覺企業在國內的大量投資生產,以及大批有機器視覺從業經驗的人在國內創業,機器視覺已經被越來越多的人所熟知。截止目前,機器視覺應用範圍愈加廣闊,其產業應用已經延伸到醫療,紡織、軍工、交通、電子、包裝以及汽車等領域,例如我們生活中經常接觸到的電子警察,銀行監控,不僅如此這次嫦娥二號的探月之旅搭載的ccd相機也是機器視覺領域的乙個重要應用。

目前我國在機器視覺這一領域還存在很大的發展空間,因為沒有多少人做,但是它本身又是乙個很值得去做的產業,未來的發展可想而知。同時加之計算機及電子產業的發展,機器視覺將不斷會有新的技術更新。國內的機器視覺製造廠商與以往幾年相比明顯增多,他們也在不斷學習新的產業知識,提高自身的素質及技術水平。

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