机器视觉检测系统的原理

来源:华文易迅 时间:2023-07-07 09:00:02

视觉检仪是一种新的计算机视觉技术，它是一种新的检测技术，介绍了omron视觉系统F150在安飞电子玻璃有限公司玻锥生产线上的应用。该系统通过特殊的信号线连接到摄像机和光源设备，用户可以手持编程器，在显示器上选择测量方式、检测范围和设置检测条件。最终在控制器中产生特定的信号，omronPLC接收控制执行元件产生程序所需的动作，完成取像、检测、执行等动作。使用系统包括判断条件设置.检查项目及区域设定.测量及输出显示器等。

1引言

作为计算机科学的一个重要分支，机器视觉技术在过去三十年里得到了快速的发展。计算机视觉系统能够快速地获取大量信息，实现数据的自动化处理，便于设计信息和加工控制信息的整合。所以，在现代化的生产过程中，机器视觉系统广泛地应用于工业监控.制成品的检测、质量控制和数据测量。在高速度和人工视觉方面，工业视觉系统是工业现场自动化的基础技术，特别是在对高速或人工视觉要求较高的情况下，往往采用机器视觉代替人工视觉。玻璃锥体生产线自动化程度较高，目前采用视觉识别系统代替人工检测，既可减轻工人的劳动强度，又可降低次品，提高生产效率。但机器视觉系统也有其局限性，所以针对不同的检测对象、不同的工艺要求，要具体分析，采取不同的检测方案。因此，本文介绍了在安飞公司玻壳生产线上用机器视觉代替人工视觉进行检测的应用方法。

2欧姆龙F150视觉系统介绍。

(1)基础原理：机器视觉检测系统通常使用CCD(设备设备)。照相机采集被测图像并将其转换成数字信号，再利用先进的计算机硬件和软件技术对图象数字信号处理，获得所需要的目标图像特定值，在此基础上实现模式识别.坐标计算、灰度分布图等功能。机视检测系统可以根据检测结果迅速显示出图像，输出数据，发出指令。执行器可以配合其完成位置调整.优劣筛选.数据统计等自动流程。相对于人工视觉，机器视觉的最大优势是精确度.速度快.稳定性和信息的数字化。计算机视觉系统主要包括图像采集、图像处理及输出显示。

影像采集装置包括光源.照相机等，其中关键部分是相机内CCD，由分布在CCD上的各种线性阵列阵或矩形阵构成，通过顺序输出每个二极管的电压脉冲，从而实现把图象光信号转化为电信号的目的。所输出的脉冲电压序列可直接按RS-170制式输入标准显示器，或输入计算机的存储器进行数字处理。CCD是机器视觉传感器中应用最多的一种，图像处理装置包括相应的软硬件系统。输出器连接到过程中，包括监控接口.过程控制器、报警装置等。通过计算机对摄像机的标准图和故障图进行分析对比，如果发现有问题，发出NG信号报警，并通知PLC进行下一步处理。在计算机辅助品质CAQ(ComputerAidedQuality)系统中，机器视觉检测结果可与其它控制系统结合使用。

(2)主要性能指标：安飞公司使用欧姆龙公司的F150视觉传感光栅生产线视觉检测系统。本系统具有512×480像素，可记录标准画面二十三个不同物体，储存二十三幅不符合要求的物件，可将二十三幅不合格物件的影像，以便在生产上作对比。二值法对图像进行处理。通过RS232接口与PLC连接数据和图像存储。照相机及照明设备采用F150-C1×E-C型。相机部分采用1/3英寸CCD摄像机，电子快门采用1/100.1/500.1/2000.1/100.1s等多种选择。50mm×50mm是可以检测的范围。

(3)系统的基本构成：在该系统中起核心作用的是控制器，根据二值化和灰度理论，通过对CCD透镜像素数位转换而来的电信号码进行处理，并提供测量模式.输入输出和通讯方式。控制系统用专用的信号线连接到摄像机上。用户可以手持编程器选择测量方式、检测范围和设置检测条件。最终在控制器中产生特定的信号，由可编程控制器接收，控制执行元件完成取像.检测等特定动作。

基本构成了视觉检测系统。

3系统应用。

1)硬件接线。

(2)通信参数设置：RS232，传输速率：9600bps，传输字长：8位，停止位：1位，奇偶性：无。

(3)判断条件设定：为了使摄像机获得更加精确的测量值，首先需要将被测对象置于摄像机和光源之间，并且可以调节照相机的视场亮度，然后，快门速度(shutterspeed)、滤波(filitering)和背景抑制级(BGSLevels)，以及被测物体本身的形状.颜色和透光度，相机装上后，必须能看到被检物体的轮廓，且轮廓边缘不能闪烁，否则相机就无法检测到理想的效果。本发明将摄像机快门速度设定为1/2000S，而滤波设置为强过滤，背景抑制级上限取255下限取156。

。(4)检查项目和区域设定：接下来设置搜索域(region)、方向.颜色.边界层和位置设置；然后进入位置补偿(positioncompensation)调整补偿区域和方向，最终进入数据(date)来设定表达式，这个表达式是R1.EG-R0.EG。上述设置完成后，存储设定值，将模式替换为可检测的RUN模式。用户可以手持编程器的触发器键{Trigger}，用于单次测量，也可以通过可编程控制器发出"启动探测(MEASURE/C)"来执行触发测量，并使用"结束探测(MEASURE/E)"结束测量。而安飞公司的玻锥产品则是采用后一种方式，数据会按需显示并传送给可编程控制器。

(5)照相机检查主菜单如下：

(6)制度职能。

该系统主要实现的功能是：摄像机共两次拍摄，先对切割后小头的玻锥进行检测，判断切割是否成功。如果检测值超出预设的正常值，显示器显示“NG”符号，同时PLC发出报警信号，将产品排除生产线。检查正常后，程序运行正常，摄像机探测到的数据自动显示在显示器上，然后PLC将管径向下移动，相机二次拍摄拍摄锥体与管径之间的距离，将数据传送给PLC，由PLC进行下一步处理，并在显示器上刷新数据。实践中发现，光源的亮度对产量有很大的影响，由于其反射光度太高，会引起检测误差，过低时无法正常显示。

4结语

OMRON公司的F150视觉传感器从安飞公司玻锥生产线上应用以来，系统运行稳定，可靠。测试精度±0.001mm，完全达到了生产工艺的要求。此法简便、快速，能有效地实现玻锥和管径之间的测量。该系统使用欧姆龙公司中端F150系统，而其最新发布的F160系统，则可满足更高端的指标要求，但同时成本会也有一定的改善。用户可以根据不同检测系统的成本和工业现场的实际需求，灵活地采用不同的系统。