基于机器视觉和运动控制的工业自动化
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• 特征测量
– 尺度 – 几何结构
• 部件识别
– 字符读取 (OCR) – 1维条形码读取 – 数据矩阵码读取 – PDF417码的读取
典型的机器视觉系统
+
+
+
照明和光源
摄像头 或传感器
图像采集卡 或视觉系统
应用软件
工业机器视觉系统
工业机器视觉系统
第一步: 采集图像
• 配置触发信号 • 设置相机 • 光源和照明 • 采集图像
基于机器视觉和运动控制 的工业自动化
议程
• 机器视觉应用 • 运动控制应用 • 应用案例：集成机器视觉和运动控制的工
业自动化
机器视觉可以用来做什么?
• 图像增强
– 图像校准 – 单元应用 – 图像滤波
• 存在性检测
– 亮度测量 – 颗粒分析 – 颜色匹配
• 特征定位
– 模式匹配 – 几何模式匹配 – 边缘检测
LabVIEW实时, 运动控制, PXI/CompactPCI, 可编程自动控制器(PACs)
选择NI产品的原因:
• 通过量提高30%-50% • 使用一个PXI控制器，易于实现运动控
制、机器视觉和工业化数字I/O的同步 • 成本低于PLC
视频演示：工业生产线上的自动化检测
1. 生产线上基于Compact Vision System和CompactRIO 的产品检测演示
工业机器视觉系统
第一步: 采集图像
第二步: 检测图像
• 增强图像 • 特征点定位 • 特征点测量 • 特征点是否存在 • 识别部件
工业机器视觉系统
第一步: 采集图像
第二步: 检测图像
第三步: 结果输出
• 传输结果到控制系 统
• 结合数字I/O输出 • 读取编码器 • 配合 HMI
Soliton – 高吞吐量的铅笔视觉检测
典型运动控制系统的组成
应用软件
运动控制器 和驱动
电机 传动装置
运动控制
• 精确的位置控制
– 多轴协调 – 选择放置, 成形切削 – 自动化测试, DUT处理
• 精确的速度控制
– 传送带，变速电动机
• 高速I/O同步
典型的运动曲线选择
• 矢量点到点的运动 • 需要X坐标和Y坐标
Y轴
X轴
一个简单的运动轨迹特性
• 统一的应用软件平台
应用软件:
• LabVIEW • LabWindows/CVI • Measurement Studio
机器视觉和运动控制的结合应用：
Innoventor: 实现饮料包装的自动化
应用: 将运动控制、机器视觉和工业化数字I/O集成，实现在食
品和饮料工业中包装生产线的自动化
使用的NI产品: 分布式I/O, LabVIEW,
目标速度
速度
起始位置
时间来自百度文库
目标位置
演示2：Motion Assistant
• 快速开发
―可视化的预览窗口 ―输入曲线: 点, 几何形, 训
练模式 ―直线, 过渡线, 等值线 ―LabVIEW 自动代码生成
•高级运动控制
集成机器视觉、运动控制和数据采集
• 可以通过PCI上的RTSI电缆同步 或 通过PXI的背板进行同步
机器视觉自动化分类系统每天 可以分拣200万个铅笔，这些 铅笔的木制材料、纹理、石墨 颜色等均有不同；它可以执行 高速的图像采集，实时处理以 及精确的同步。
“该系统紧凑、易用，并且提高了总 体的可靠性。它消除了对熟练工的依 赖，并且可以在一年内收回成本。”
演示1：机器视觉检测应用
• 模式匹配 • 宽度测量 • 存在检测 • 文本读取
2. 钢珠的检测与分拣系统演示
总结
• NI提供机器视觉和运动控制的软硬件解决方案 • 由于使用同一个软件平台，可以轻松的将机器视
觉和运动控制集成到整个测试和自动化系统中
机器视觉/运动控制系统
– 尺度 – 几何结构
• 部件识别
– 字符读取 (OCR) – 1维条形码读取 – 数据矩阵码读取 – PDF417码的读取
典型的机器视觉系统
+
+
+
照明和光源
摄像头 或传感器
图像采集卡 或视觉系统
应用软件
工业机器视觉系统
工业机器视觉系统
第一步: 采集图像
• 配置触发信号 • 设置相机 • 光源和照明 • 采集图像
基于机器视觉和运动控制 的工业自动化
议程
• 机器视觉应用 • 运动控制应用 • 应用案例：集成机器视觉和运动控制的工
业自动化
机器视觉可以用来做什么?
• 图像增强
– 图像校准 – 单元应用 – 图像滤波
• 存在性检测
– 亮度测量 – 颗粒分析 – 颜色匹配
• 特征定位
– 模式匹配 – 几何模式匹配 – 边缘检测
LabVIEW实时, 运动控制, PXI/CompactPCI, 可编程自动控制器(PACs)
选择NI产品的原因:
• 通过量提高30%-50% • 使用一个PXI控制器，易于实现运动控
制、机器视觉和工业化数字I/O的同步 • 成本低于PLC
视频演示：工业生产线上的自动化检测
1. 生产线上基于Compact Vision System和CompactRIO 的产品检测演示
工业机器视觉系统
第一步: 采集图像
第二步: 检测图像
• 增强图像 • 特征点定位 • 特征点测量 • 特征点是否存在 • 识别部件
工业机器视觉系统
第一步: 采集图像
第二步: 检测图像
第三步: 结果输出
• 传输结果到控制系 统
• 结合数字I/O输出 • 读取编码器 • 配合 HMI
Soliton – 高吞吐量的铅笔视觉检测
典型运动控制系统的组成
应用软件
运动控制器 和驱动
电机 传动装置
运动控制
• 精确的位置控制
– 多轴协调 – 选择放置, 成形切削 – 自动化测试, DUT处理
• 精确的速度控制
– 传送带，变速电动机
• 高速I/O同步
典型的运动曲线选择
• 矢量点到点的运动 • 需要X坐标和Y坐标
Y轴
X轴
一个简单的运动轨迹特性
• 统一的应用软件平台
应用软件:
• LabVIEW • LabWindows/CVI • Measurement Studio
机器视觉和运动控制的结合应用：
Innoventor: 实现饮料包装的自动化
应用: 将运动控制、机器视觉和工业化数字I/O集成，实现在食
品和饮料工业中包装生产线的自动化
使用的NI产品: 分布式I/O, LabVIEW,
目标速度
速度
起始位置
时间来自百度文库
目标位置
演示2：Motion Assistant
• 快速开发
―可视化的预览窗口 ―输入曲线: 点, 几何形, 训
练模式 ―直线, 过渡线, 等值线 ―LabVIEW 自动代码生成
•高级运动控制
集成机器视觉、运动控制和数据采集
• 可以通过PCI上的RTSI电缆同步 或 通过PXI的背板进行同步
机器视觉自动化分类系统每天 可以分拣200万个铅笔，这些 铅笔的木制材料、纹理、石墨 颜色等均有不同；它可以执行 高速的图像采集，实时处理以 及精确的同步。
“该系统紧凑、易用，并且提高了总 体的可靠性。它消除了对熟练工的依 赖，并且可以在一年内收回成本。”
演示1：机器视觉检测应用
• 模式匹配 • 宽度测量 • 存在检测 • 文本读取
2. 钢珠的检测与分拣系统演示
总结
• NI提供机器视觉和运动控制的软硬件解决方案 • 由于使用同一个软件平台，可以轻松的将机器视
觉和运动控制集成到整个测试和自动化系统中
机器视觉/运动控制系统