机器视觉是什么?
机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。
机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合,常用机器视觉来替代人工视觉;同时在大批量工业生产过程中,用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高,用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成,是实现计算机集成制造的基础技术。
总体来说,就是:代替人眼来做一些精细繁琐的测量判断,作用基本就说提高生产效率,提高制造过程精确性,减少成本。
机器视觉概述-发展历史
机器视觉技术是计算机学科的一个重要分支,自起步发展至今,机器视觉已经有20多年的历史,其功能以及应用范围随着工业自动化的发展逐渐完善和推广。
20世纪50年代开始研究二维图像的统计模式识别。
60年代Roberts开始进行三维机器视觉的研究。
70年代中,MIT人工智能实验室正式开设“机器视觉”课程。
80年代开始,开始了全球性的研究热潮,
机器视觉获得了蓬勃发展,新概念、新理论不断涌现。
现在,机器视觉仍然是一个非常活跃的 研究领域,与之相关的学科涉及:图像处理、计算机图形学、模式识别、人工智能、人工神经元网络等。
机器视觉和人眼的对比
机器视觉的结构组成
机器视觉的工作原理
镜头将被测目标转化为图像信号,投射至影像接受器件(一般为CCD元件,即电荷耦合组件)上再通过计算机进行分析处理。当不同强度的光线照射在CCD表面, CCD即发生光电效应,产生对应分布的电荷量。通过模数转换即可得到对应的数字量。
机器视觉的应用
引导功能
能够自动判断产品在什么位置,此功能多用于全自动装配和生产,多配合自动执行机构(机械手、焊枪、喷嘴等
测量功能,
也就是能够自动测量产品的外观尺寸,比如外形轮廓、孔径、高度、面积测量等。
检测功能,
如:包装正误、印刷有无错误、表面有无刮伤或颗粒、破损、有无油污、灰尘、塑料件有无穿孔、雨雾注塑不良等。
识别功能,
可以进行ID码读取及OCR/OCV字符验证与识别。
机器视觉在行业中的应用:
工业上的应用
生产线上部件安装,自动焊接,切割加工;大规模集成电路生产线上自动连接引线、对准芯片和封装;石油、煤矿等 钻探中数据流自动监测和滤波;在纺织、印染业进行自动分色、配色;检查印刷底板的裂痕、短路及不合格的连接部,检查标签文字标记,玻璃产品的裂痕和气泡等。
商业上的应用
自动巡视商店或其他重要场所门廊,自动跟踪可疑的人并及时报警。
医学方面
对染色体切片、癌细胞切片、X射线图像、超声波图像的自动检查,进而自动诊断、为盲人带路的“带路机器狗”等。
军事方面
自动监视军事目标,自动发现、跟踪运动目标,自动巡航捕获目标和确定距离;自动制图,卫星图像与地形图对准,自动测绘地图;国土资源管理,如森林、水面、土壤的管理等;还可以对环境、火警自动监测等。
机器视觉文字介绍:https://blog.csdn.net/weixin_45788237/article/details/136485289
硬件
工业相机
简介:
工业相机(俗称:工业摄像机)是机器视觉系统的重要组成部分,其最本质的功能就是通过CCD或CMOS成像传感器将镜头产生的光信号转变为有序的电信号,并将这些信息通过相应接口传送到计算机主机。
工业镜头
简介
主要用于将目标成像在图像传感器的光敏面上,它们在机器视觉系统中扮演着核心角色。这些镜头专门应用于工业制造,具有高鲁棒性和广泛的广角视野,能在极端的工作环境下稳定工作。工业镜头的成像效果比普通镜头更清晰,并且具有抗干涉和抗冲击的特性,适合在工业生产的恶劣环境中使用。
镜头的基本功能:就是实现光束变换(调制),镜头的质量直影响到机器视觉
系统的整体性能,合理地选择和安装镜头,是机器视觉系统设计的重要环节。
镜头的成像原理:
镜头的成像原理基本和透镜一样
镜头组成
光圈环: 控制镜头入光量的光学装置。对于已经制造好的镜头,我们不可能随便改变镜头的直径,但是我们可以通过在镜头内部加入多边形或者圆形,并且面积可变的孔状光栅来达到控制镜头通光量
聚焦环:改变成像最清晰的平面到镜头的距离,也就是说,调节对焦环来保证被摄主体是清晰的。
对视觉系统的影响:图像不清晰,难以呈现很好的图像效果,降低系统精度,直接影响到机器视觉系统的整体性能
光源
简介
光源作为辅助成像设备,是机器视觉系统的重要组成部分,它为机器视觉系统的图像获取提供足够的光线。
为什么需要光源:
照亮目标,提高亮度
形成有利于图像处理的效果
克服环境光干扰,保证图像稳定性
目的
-
- 将被测物体与背景尽量明显分别,获得高品质、高对比度的图像
重要性
- 直接影响处理精度和速度,甚至系统的成败
理想的光源应该是明亮,均匀,稳定的
配件
图像采集卡
视觉采集卡
主要的功能就是将相机中输出的模拟图象转换成数字信号,最终传至电脑中的内存中去
具有显示功能的视觉卡
这种板卡,在上一种采集卡的基础之中,又另加入了图象显示功能。即,可以将图象直接显示到任何显示器上
自带处理器的板卡
这种板卡本身就带有处理器,进行图象处理工作的程序,不必在电脑中而可以直接在板卡上运行
滤光片
主要与镜头或者光源配合,可以阻断或者选择性的让部分波长的光线通过,也可以调制出颜色比较纯的光。
机器视觉系统成功的关健是能否得到一幅对比度良好的图片,而提高图像的对比度,除了光源,另一个重要角色就是滤光片了。理想的滤光片,应该使系统不需要的图像信息与目标点分离,并提高目标信息在图像中的对比度,且保持长期的光学稳定性。
下图为,使用不同波长滤光片之后对比图.顶端为原始图片.下行,第一幅图为未使用滤光片,采用黑白相机所拍图片,第二幅采用绿色滤光片,第三幅图采用红色滤光片,第四幅图采用了蓝色滤光片
从左到右,第一幅图为自然白光下绿色底板电路板图像,第二幅图采用了绿色LED照明在黑白相机下的图片,由上面的相机光学感应曲线可以看到,相机传感器降低了至少30%以上的绿光LED通光量,而且传递了其它不必要的波长信息。所以,整体图像对比度一般。第三幅图采用了滤光片,仅允许绿色波长区域的光通过,滤除其它不必要的波长信息以及环境光的影响,提高了整个图片的对比度。
棱镜
棱镜是透明材料(如玻璃、水晶等)做成的多面体。棱镜 按其性质和用途可分为若干种。例如,在光谱仪器中把复合光 分解为光谱的“色散棱镜”, 较常用的是等边三棱镜;在潜望镜、双目望远镜等仪器中改 变光的进行方向,从而调整其成像位置的称“全反射棱镜”,一般都采用直角棱镜。
偏振片
对入射光具有遮蔽和透过的功能,可使纵向光或横向光一种透过,一种遮蔽。它是由偏振膜、内保护膜、压敏胶层及外保护膜层 压而成的复合材料。有黑白和彩色二类,按应用又可分成透射、透反射及反透射三类。
针对医疗行业中常见的药片漏装、缺陷检测,常常由于表面气罩包的存在导致成像存在眩光(局部过曝),难以清晰地观测内部药片情况。此时可以通过偏振光实现表面清晰成像,去除气罩包镜面反射导致的眩光等现象。
标定片 菲林片 橡皮泥…….
图形处理软件平台有:VisionPro, Halcon , VisionMaster ,OpenCV, eVision ,Labview等
详细资料: https://blog.csdn.net/weixin_45788237/article/details/137667655