如何設計機器視覺系統的框架——創建壹個機器視覺系統需要考慮很多因素。機器視覺(或自動視覺檢測系統)壹般包含大量組件，這些組件直接影響系統的性能。為了獲得這些子系統的優越性能，並將其無縫連接到您的生產線上，最好花些時間學習視覺系統的組成、應用以及正確規劃的重要性。在這些生產過程中，機器視覺在高精度和高可靠性的重復檢查任務中的應用被廣泛使用。壹些常見任務:檢測食品包裝中的數據代碼；自動檢測元件用於正確安裝；為機器人的取放動作提供指導；在藥房檢查藥物的顏色；讀取部件的條形碼和產品上的標識；還有更多，更多。基於PC的機器視覺系統的基本組成由於機器視覺應用廣泛，不同的系統使用不同的組件。但是，我們可以將這些組件分為以下幾類(見圖1)。圖1正常機器視覺系統的主要組成部分(附件1) 1。相機和光學組件——這壹類別通常包含壹個或多個相機和鏡頭(光學組件),用於拍攝探測到的物體。根據應用的不同，攝像機可以基於以下標準:黑白RS-170/CCIR、復合彩色(Y/C)、RGB彩色、非標準黑白(可變掃描)、逐行掃描或行掃描。2.照明–照明用於照亮組件，以便從攝像機獲得更好的圖像。照明系統可以有不同的形狀、大小和亮度。常見的照明形式有高頻熒光燈、LED、白熾燈和應時鹵素燈。3.分量傳感器——通常以光柵或傳感器的形式出現。當傳感器感應到組件正在靠近時，它會發出觸發信號。當組件處於正確位置時，該傳感器告訴機器視覺系統采集圖像。4.圖像采集卡-也稱為視頻采集卡，這個組件通常是壹個卡插入到PC。這個采集卡的功能是連接攝像機和PC。它從攝像頭獲取數據(模擬信號或數字信號)，然後將其轉換為PC可以處理的信息。它還可以提供信號來控制相機參數(如觸發、曝光時間、快門速度等。).圖像采集卡有多種形式，支持不同類型的攝像機和不同的計算機總線。5.PC平臺–計算機是機器視覺的關鍵組件。在檢測應用中，通常使用奔騰III或更高的CPU。壹般來說，計算機速度越快，視覺系統處理每張圖片的時間就越短。因為制造現場經常有振動、灰塵、熱輻射等等，所以壹般都需要工業級的電腦。6.檢測軟件–機器視覺軟件用於創建和執行程序，處理收集的圖像數據，並做出“通過/失敗”的決定。機器視覺有多種形式(C語言庫、ActiveX控件、點擊編程環境等。)，可以是單壹功能(例如，只設計用於檢測LCD或BGA，對齊任務等。)或多功能(例如，它被設計成包括計量、條形碼讀取、機器人導航、現場驗證等。).7.數字I/O和網絡連接——壹旦系統完成了這個檢測部分，這個部分必須能夠與外界進行通信，比如需要控制生產過程，向數據庫發送“通過/失敗”信息。通常，使用數字I/O卡和/或網卡來實現機器視覺系統與外部系統和數據庫之間的通信。配置基於PC的機器視覺系統、仔細規劃和關註細節可以幫助您確保您的檢測系統滿足您的應用要求。以下是妳必須考慮的幾點:確定妳的目標——這可能是決定妳在這次檢查任務中需要達到什麽目標的最重要的壹步。檢驗任務通常分為以下幾類:1。測量或測量2。讀取字符或編碼(條形碼)信息。3.檢測物體4的狀態。認識和識別特殊特性。將物體與模板進行比較或匹配。機器或機器人的導航檢測過程可以只包括壹個操作或與檢測任務相關的多個任務。為了確認妳的任務，首先妳要明確為了最大限度的檢測組件妳需要做的測試，也就是妳可以考慮會出現的缺陷。為了明確什麽是最重要的，最好做壹個評估表，列出“必須做”和“能做”的測試。壹旦您對測試標準感到滿意，您就可以添加更多的測試來改進測試過程。必須記住，增加測試也會增加測試時間。確定您需要的速度–系統檢測每個組件需要多長時間？這不僅由PC的速度決定，還受生產線速度的影響。許多機器視覺包括時鐘/計時器，因此可以精確測量檢測操作每壹步所需的時間。根據這些數據，我們可以修改程序以滿足時間要求。通常，基於PC的機器視覺系統每秒可以檢測20-25個零件，這與檢測的零件數量以及加工程序和計算機的速度密切相關。明智地選擇硬件-機器視覺系統的性能與其組件密切相關。在選擇過程中，有許多捷徑，特別是在光學成像方面，這可能會大大降低系統的效率。以下是選擇零件時必須牢記的壹些基本原則。1.相機的選擇直接關系到應用的要求，通常考慮三點:a)黑白或彩色；b)部件/目標的運動；c)圖像分辨率。黑白相機主要用於檢查應用，因為黑白圖像可以提供90%的視覺數據，並且比彩色圖像便宜。彩色攝像機主要用於壹些需要分析彩色圖像的場合。根據檢查時元件是否移動，我們決定是選擇標準的隔行掃描攝像機還是逐行掃描攝像機。此外，圖像的分辨率必須足夠高，以便為檢測任務提供足夠的數據。最後，相機必須質量好，能夠避免工業現場的振動、灰塵和熱量的影響。2.光學元件和照明是壹個至關重要的因素，但卻經常被忽視。當妳使用壹個很差的光學組件或照明時，即使妳使用最好的機器視覺系統，它的性能甚至比不上壹個有很好的光學組件和適當照明的低容量系統。光學組件的目標是產生最佳和最大的可用區域圖像，並提供最佳的圖像分辨率。照明的目的是照亮需要測量或檢測的零件的關鍵特征。壹般來說，照明系統的設計是由以下因素決定的:顏色、紋理、大小、形狀、反射率等等。3.圖像采集卡雖然圖像采集卡只是壹個完整的機器視覺系統的壹部分，但是它起著非常重要的作用。圖像采集卡直接決定了攝像頭的接口:黑白、彩色、模擬、數字等等。使用具有模擬輸入的圖像采集卡，目標是將攝像機采集的圖像盡可能不變地轉換成數字數據。使用不正確的圖像采集卡可能會得到錯誤的數據。工業圖像采集卡通常用於檢測任務，而多媒體采集卡不用於該領域，因為它們通過自動增益控制、邊緣增強和色彩增強電路來改變圖像數據。圖像采集卡使用數字輸入的目的是將攝像頭輸出的數字圖像數據進行轉換，並發送到PC機進行處理。考慮各種變化:人的眼睛和大腦可以在不同條件下識別目標，但機器視覺系統沒有那麽萬能，它只能根據編程的任務工作。知道妳的系統能看到什麽，不能看到什麽，可以幫助妳避免失敗(比如認為好的部分是壞的)或者其他檢測錯誤。壹般要考慮的因素包括組件的顏色、周圍的光線、焦點、組件的位置和方向以及背景顏色的巨大變化。正確選擇軟件:機器視覺軟件是檢測系統的智能化部分和核心部分。軟件的選擇決定了妳寫調試和測試程序的時間，測試操作的性能等等。圖2 DTVF是壹款多功能、圖形化編程的機器視覺軟件(附件2)。機器視覺提供了壹個圖形化編程接口(通常稱為“點&；Click”)通常比其他編程語言(如Visual C++)簡單，但當妳需要壹些特殊的特性或功能時，它有壹定的局限性。基於代碼的軟件包雖然難度很大，需要有編碼經驗，但是在編寫復雜的特殊應用檢測算法方面有更大的靈活性。壹些機器視覺軟件同時提供了圖形和基於代碼的編程環境，提供了這兩方面的最佳特性，並提供了很大的靈活性來滿足不同的應用需求。通訊和數據記錄:機器視覺系統的總體目標是通過區分零件的好壞來實現質量檢測。為了實現這壹功能，系統需要與生產線進行通信，以便在發現不良零件時有所作為。通常這些動作都是通過數字I/O板，這些板連接到制造流水線上的PLC，這樣就可以把壞的零件和好的零件分開。此外，機器視覺系統可以連接到網絡，以便將數據傳輸到數據庫，用於記錄數據並允許質量控制員分析廢品出現的原因。此步驟中的仔細考慮將有助於將機器視覺系統與生產線無縫結合。需要考慮的問題有:1。用的是什麽類型的PLC，接口怎麽樣？2.需要什麽樣的信號？3.現在使用或者必須使用什麽樣的網絡？4.網絡上傳輸的文件格式是什麽？通常，RS-232端口用於與數據庫通信以記錄數據。為未來做準備:當您為機器視覺系統選擇組件時，請始終牢記未來的生產需求和可能的變化。這些都會直接影響到妳的機器視覺軟硬件是否能很容易的改變來滿足未來新的任務。提前做好準備不僅可以節省妳的時間，還可以通過在未來重用現有的檢測任務來降低整個系統的價格。機器視覺系統的性能是由最差的部分決定的(就像木桶的容量是由最短的壹塊木頭決定的)，精度是由它能獲得的信息決定的。合理配置系統需要時間和精力，才能建成零故障、柔性的視覺檢測系統。
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