机器视觉(重要基础)

机器视觉系统构成

•概述

•构成各部分介绍

•项目开发

图像与视觉

图像

安防监控、显微成像、医疗影像、天文观测；

航天测绘、智能交通

视觉（视+觉）

表面质量检测、工件尺寸测量和定位、各种标识的识别等，电子、半导体、包装、印刷…

机器视觉（Machine Vision)

机器（Machine)

视觉

（Vision) +

机械运动控制觉(软件)

视(硬件)

包括光源、镜头、相机、

图像采集卡等。

机器视觉是一个系统的概念，运用现代先进的控制

技术、计算机技术及传感技术，表现为光机电的结

合。凌云公司的口号：“致力于为机器植入眼睛

和大脑！”

为什么要采用机器视觉 节省时间

降低生产成本

优化物流过程

缩短机器停工期

提高生产率和产品质量

减轻测试及检测人员劳动强度 减少不合格产品的数量

提高机器利用率

机器视觉应用简介

GIGI(Gauge、Inspection、Guide、dentification)一、Gauge(Measurement)

机器视觉应用简介

二、Inspection(应用范围最广）

机器视觉应用简介三、Guide

机器视觉应用简介四、Identification

机器视觉原理简介系统构成：

机器视觉原理简介

一、光源（光源是基准，打光是艺术）

种类：LED、萤光灯、卤素灯（光纤光源)、特殊光源Garbage In, Garbage Out

特点：LED寿命长/可以有各种颜色/便于做成各种复杂形状/光均匀稳定/可以闪光；

萤光灯光场均匀/价格便宜/亮度较LED高；

卤素灯亮度特别高/通过光纤传输后可做成

有效的合作与沟通

客户：“提高质量我们才能占领越来越多的市场”

销售：“我们需要零缺陷发货”

管理者：“制订消除（降低）缺陷的计划，如采用视觉系统”品保：“为达到6Sigma目标，我们有100多个缺陷要解决”MV供应商：“将每种缺陷详细定义并归类”

光源供应商：“我们应该按照这样的方法来做！”

MV供应商：“这样做的花费是这么多！”

品保：“也许只检10个缺陷就足够了”

管理者：“如何才能避免我们将这类有缺陷的货发出去？”

销售：“多坏才是足够好呢？”

光源为什么

好的打光方式等于成功了一大半(Garbage in，Garbage out)

光源调制目标信息后传递探测器给（将目标想成我们自己）

探测器所获得的光线必须包含足够的信息以便分离感兴趣的主要特征信息，并便于处理器将它们区分开来(光源是基准，打光有技巧）

我们的目标就是最大化感兴趣区域的特征同时抑制其他的特征（噪声）

光源为什么

光源（光源是基准，打光有技巧）

种类：LED、萤光灯、卤素灯（光纤光源)、特殊光源Garbage In, Garbage Out

特点：LED寿命长/可以有各种颜色/便于做成各种复杂形状/光均匀稳定/可以闪光；

萤光灯光场均匀/价格便宜/亮度较LED高；

卤素灯亮度特别高/通过光纤传输后可做成

照明规则

1、光线太暗会影响视觉系统

2、光线太亮会影响视觉系统

3、照明的主要功能是产生光学信号

4、减少噪声是照明要解决的主要问题之一

5、只有来自于目标并到达镜头的光线才是有效的光线

6、进入镜头但非来自目标的光线为杂散光，它降低图像质量

7、来自目标任意点的光线都应填满镜头的入瞳

光学器件

镜头----聚焦或分散光线

反射器（镜面）---改变光路（角度）

分光器---半透半反

棱镜---分光

偏光片---抑制反光，应力探测

漫射片---柔化光的分布，提高均匀性

滤光片---过滤修正光源的光谱属性

光纤---固定的光传播系统

光源选择的注意事项

影响因素：

相机的光谱响应特性、形状、打光方式（dark field, bright field, low angle, structure light)、LED器件（颜色、发光角、亮度、寿命等）、辅助手段（偏光片、滤光片、漫射片等）

即结构、光谱、强度、寿命、修正手段、价格等）

选择原则：

满足应用、综合考虑；

理论分析+实验；

解决问题的一般过程提出问题

定义检测目标

收集制订完整的规格列表

可行性研究

这个零件是如何被肉眼看到的？

这个零件将如何照在其上的光的特性？

将自己想成是那个零件

概念设计

实验室的反复实验

原型机生产

批量生产，先进制造

光源选择的注意事项

影响因素：

相机的光谱响应特性、LED器件（颜色、发光角、亮度、寿命等）、形状、打光方式（dark field, bright field, low angle, structure light)、辅助手段（偏光片、滤光片、漫射片等）

选择原则：

满足应用、综合考虑；

理论分析+实验；

机器视觉原理简介

二、镜头（低通滤波器，完成信号传递）

接口形式：C-Mount/CS-Mount/F-

Mount/Others

镜头类型：标准、远心、广角、近摄、远摄等

选择依据：相机接口/物距/拍摄范围/CCD尺寸/畸变的允许范围/放大率/焦距/光圈等