視覺檢測(cè)系統(tǒng)的概述

機(jī)器視覺技術(shù)作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，在近三十年中有迅猛的發(fā)展。由于機(jī)器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，易于同設(shè)計(jì)信息及加工控制信息集成，因此，在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，機(jī)器視覺系統(tǒng)被廣泛用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。
　　機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)是可以提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺來替代人工視覺;另外，在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用機(jī)器視覺系統(tǒng)檢查產(chǎn)品質(zhì)量顯然要比人工方式速度快，精度高，而且可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)自動(dòng)化程度。另外，機(jī)器視覺系統(tǒng)便于信息集成，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的基礎(chǔ)技術(shù)。
　　煙草行業(yè)包裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度很高，機(jī)器包裝好的煙盒以每分鐘500盒/分鐘的速度經(jīng)傳送帶輸出。目前，絕大多數(shù)生產(chǎn)線還是采用人工篩選包裝不合格的產(chǎn)品。如果用視覺識(shí)別系統(tǒng)取代人工進(jìn)行在線檢測(cè)，不僅可以減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且將減少次品和提高生產(chǎn)效率。但是，機(jī)器視覺系統(tǒng)也有它的局限性，因此，對(duì)于不同的檢測(cè)對(duì)象要具體分析，采取不同的檢測(cè)方案。
　　2視覺檢測(cè)系統(tǒng)分析
　?。?）基本原理
　　機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)通常采用CCD（ChargeCoupledDevice）照相機(jī)攝取檢測(cè)圖像，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)對(duì)圖像數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，從而得到所需要的各種目標(biāo)圖像特征值，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別，坐標(biāo)計(jì)算，灰度分布圖等多種功能。機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)能夠根據(jù)其檢測(cè)結(jié)果快速地顯示圖象，輸出數(shù)據(jù)，發(fā)布指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以配合其完成位置調(diào)整，好壞篩選，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等自動(dòng)化流程。與人工視覺相比較，機(jī)器視覺的最大優(yōu)點(diǎn)是精確，快速，可靠，以及信息數(shù)字化。
　　機(jī)器視覺系統(tǒng)主要由三部分組成：圖像的獲取、圖像的處理、輸出顯示。
　　圖像獲取設(shè)備包括光源、攝像機(jī)等，其中關(guān)鍵部件CCD是由分布于其上的各個(gè)像元的光敏二極管的線性陣列或矩形陣列構(gòu)成，通過順序輸出每個(gè)二極管的電壓脈沖，實(shí)現(xiàn)將圖像光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的目的。輸出的電壓脈沖序列可以直接以RS-170制式輸入標(biāo)準(zhǔn)電視顯示器，或者輸入計(jì)算機(jī)的內(nèi)存，進(jìn)行數(shù)值化處理。CCD是現(xiàn)在最常用的機(jī)器視覺傳感器。
　　圖像處理設(shè)備包括相應(yīng)的軟件和硬件系統(tǒng)。
　　輸出設(shè)備與過程相連，包括監(jiān)視界面，過程控制器和報(bào)警裝置等。攝像數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)和故障圖像的分析和比較，若發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品，則通過NG信號(hào)告警，并由PLC自動(dòng)將其排除出生產(chǎn)線。機(jī)器視覺檢測(cè)的結(jié)果可以作為計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量CAQ（ComputerAidedQuality）系統(tǒng)的信息來源，也可以和其它控制系統(tǒng)集成。
　?。?）系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　煙盒包裝生產(chǎn)線視覺檢測(cè)系統(tǒng)采用歐姆龍公司的F150視覺傳感器。其主要性能指標(biāo)是，像素為512×480，可以紀(jì)錄16個(gè)不同物件的標(biāo)準(zhǔn)畫面，存儲(chǔ)23個(gè)畫面不合格物件圖像，即可以確定23種不合格的情況，便于在生產(chǎn)中做出比較和回饋。圖像處理采用二值化方法。數(shù)據(jù)及圖像的存儲(chǔ)通過RS232口與PC機(jī)相連。攝影機(jī)和照明裝置為F150-SL20/50型，其中攝影機(jī)部分為1/3寸CCD個(gè)體攝像元件，帶智能照明，脈沖發(fā)光，即頻閃，電子快門有1/100，1/500，1/2000，1/10000秒的多種選擇。檢測(cè)范圍為50mm×50mm，設(shè)定距離16.5mm-26.5mm。