机器视觉就是用机器代替人眼进行检测和判断。 机器视觉系统是指通过机器视觉产品(即图像摄取设备,分为CMOS和CCD)将摄取的目标转换为图像信号,并发送到专用的图像处理系统。 根据像素分布和色温、色彩等信息,并将其转化为数字信号; 图像系统对此信号进行各种计算,提取目标的特征,然后根据判断结果控制现场设备动作。
视觉系统组成:
1. 照明光源
2. 镜头
3.工业相机
4.图像采集/处理卡
5.图像处理系统
6.其他外部设备
1. 相机
工业单反相机也称为相机。 与传统民用单反(相机)相比,具有图像稳定性高、传输能力高、抗干扰能力强等特点。 市场上的工业单反大多是基于CCD()或CMOS()芯片的单反。
其中,CCD是目前机器视觉最常用的图像传感器。 它集光电转换、电荷存储、电荷转移、信号读取于一体,是典型的固态成像元件。
CCD的突出特点是它使用电荷作为信号,不像其他元件使用电压或电流作为信号。 这类成像元件通过光电转换产生电荷包,然后在驱动脉冲的作用下传输、放大并输出图像信号。
典型的CCD单反相机由光学镜头、定时和同步信号发生器、垂直驱动器以及模拟/数字信号处理电路组成。 作为功能部件,CCD与真空管相比具有无冻伤、无滞后、低电流运行、低帧率等优点。
CMOS图像传感的发展最早出现在20世纪70年代初期。 20世纪90年代初,随着超大规模集成电路(VLSI)制造工艺技术的发展,CMOS图像传感迅速发展。
CMOS图像传感将光敏元件阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器和控制器集成在一块芯片上,还具有对局部像素进行编程随机访问的优点。
目前,CMOS图像传感因其良好的集成度、低帧率、高速传输和宽动态范围等优点,已广泛应用于高帧率、高速场合。
分类:
区别:
1、性能稳定可靠,安装方便,单反结构紧凑坚固,不易破损,可长时间连续工作。 可以在恶劣的环境下使用,这是普通数码单反无法做到的。 例如:让一台民用数码单反连续三天24小时工作或者连续工作几天肯定是难以忍受的。
2、快门时间很短,可以捕捉高速运动的物体。 例如,将名片贴在电动吊扇的叶片上,以最大速度旋转,设置合适的快门时间,用工业单反相机拍摄图像,仍然可以清晰地区分名片上的字体。 使用普通单反相机拍摄照片是不可能达到同样的效果的。
3、图像传感器是逐行扫描的,而普通单反图像传感器是隔行扫描的。 逐行扫描图像传感器的生产工艺相对复杂,良率较低,出货量较小。 全球仅有Dalsa、Sony等少数几家公司能够提供此类产品,但价格较高。
4、帧率比普通单反低很多。 工业单反每秒可以拍摄十到数百张照片,而普通单反只能拍摄2-3张照片,这是一个很大的区别。
5.输出的是原始数据,其光谱范围往往比较宽,更适合宽质量图像处理算法,例如机器视觉()应用。 普通单反拍摄的图片的光谱范围仅适合人类视觉,但经过mjpeg压缩后,图像质量较差,不利于分析和处理。
6、比普通单反相机(DSC)贵。
如何选择:
1、根据不同的应用选择CCD或CMOS单反。 CCD工业单反主要用于运动物体的图像提取,例如贴片机的机器视觉。 事实上,随着CMOS技术的发展,很多贴片机也在使用CMOS工业单反。 。 CCD工业单反相机通常用于视觉手动检测解决方案或行业。 CMOS工业单反由于成本低、帧率低而得到越来越广泛的应用。
2、选择分辨率时,首先考虑要观察或检测的物体的精度,根据精度选择帧率。 单反像素精度=单向视场大小/单反单向码率。 那么单反单反的一个方向的码率=一个方向的视场大小/理论精度。 如果单视场长为5mm,理论精度为0.02mm,则单向码率=5/0.02=250。但为了降低系统稳定性,不会采用1个像素单元来对应一个检测/观察精度值。 通常可以选择4或更大的倍数。 这样一来,单反要求单向码率为1000,130万像素就足够了。
其次,看工业单反的产量。 如果是形态观察或机器软件分析识别,高帧率有帮助; 如果是VGA输出或者USB输出,在显示器上观察,还取决于显示器的帧率,以及工业单反的帧率。 如果显示码率不够的话,再高也没有意义; 借助存储卡或相机功能,工业单反的高比特率也有帮助。
3.与镜头匹配的传感器芯片尺寸必须大于或等于镜头尺寸,并且C或CS安装口也必须匹配(或者必须降低适配器)。
4、相机帧率选择:当被测物体有运动要求时带红外光源ccd,应选择高帧率的工业单反。 但一般来说,帧率越高,帧率就越低。
2. 镜头
透镜的基本功能是实现光束变换(调制)。 在机器视觉系统中,镜头的主要作用是将成像目标放置在图像传感器的感光面上。 镜头的质量直接影响机器视觉系统的整体性能。 镜头的合理选择和安装是机器视觉系统设计的重要组成部分。
基础知识:
1、镜头匹配
如何选择合适的镜头? 在选择镜头时,需要选择与相机插座和CCD规格相匹配的镜头。 C型和CS型镜片的套筒方式最为流行。 带CS插座的大型安防摄像机已经开始流行,在FA行业中,大多数带有C插座的摄像机和镜头都是组合在一起的。 相应的CCD规格,市场上通常根据用途采用2/3英寸至1/3英寸的产品。
2、互换性
C口镜头可搭配C口相机和CS口相机使用; CS接口镜头不能用于C接口相机,只能用于CS接口相机。
3.
如果相机使用配备小CCD规格的镜头,那么周围没有捕捉到图像的部分就会出现红色,我们称之为红色。
4、镜头的作用:
该镜头是通过将各种不同折射率的玻璃材料研磨成高精度曲面并将这些镜头组合在一起而设计的。 自伽利略时代以来使用的一种常见技术是其基本原理。 为了获得更清晰的图像,我们仍在研发和试制新型玻璃和非球面镜架。
3、光源
LED光源、卤素灯(光纤光源)、高频荧光灯。 目前最常用的是LED光源,其主要有以下特点:
LED光源按形状一般可分为以下几类:
1、环形光源环形光源提供不同的照射角度和不同的颜色组合,可以更好地突出物体的三维信息; 莱西LED阵列,高色温; 各种紧凑型设计,节省安装空间; 解决对角光照阴影问题; 可选配的扩散板可引导光线并使光线均匀扩散。 应用领域:PCB基板检测、IC器件检测、显微镜照明、液晶校准、塑料容器检测、集成电路印刷检测。
2、背光采用莱西LED阵列面,提供高硬度背光,可突出物体。 形状和轮廓特征使其特别适合用作显微镜载物台。 红白两用背光源和红蓝多用背光源可配置不同颜色,满足不同被测物体的多色需求。 应用领域:机械零件规格检查、电子器件及IC外观检查、胶片污点检查、透明物体凹痕检查等。
3、条形光源 条形光源是大型圆形待测结构的首选光源; 颜色可根据需要自由搭配、组合; 照明角度和安装方式可随意调节。 应用领域:金属表面检测、图像扫描、表面裂纹检测、液晶面板检测等。
4、同轴光源同轴光源可以消除物体表面不平整造成的阴影,从而减少干扰; 有些采用分光镜设计来减少光损失,提高成像清晰度,均匀照亮物体表面。 应用领域:该系列光源最适合金属、玻璃、薄膜、晶圆等反射率极高的表面咬合检测、芯片、硅片的损伤检测、Mark点定位、包装条码识别。
5、AOI专用光源不同角度的四色光照射,可显示焊料的三维信息; 附加扩散板用于引导光线并减少反射; 不同的角度组合; 应用领域:用于电路板焊接检测。
6.球形集成光源具有集成的半球形内壁,360度均匀地反射顶部发出的光线,使整个图像的亮度非常均匀。 应用领域:适用于测量曲面、凸凹面、弧面或金属、玻璃等强反射面物体的表面测量。
7、线性光源超高色温,采用柱面透镜聚焦光线。 适用于各种装配线的连续监控。 应用领域:阵列单反照明专用、AOI专用。
8、点光源大功率LED,体积小,发光硬度高; 光纤卤素灯的替代品,特别适合作为镜头的同轴光源; 高效散热装置,大大延长光源的使用寿命。 应用领域:适合与远心镜头配合使用,用于芯片检测、Mark点定位、晶圆和LCD玻璃基板校准。
9、组合条形光源四侧设有条形灯,每侧照明独立可控; 可根据被测物体的要求调节所需的照明角度,适用性广。 应用案例:CB基板检测、IC器件检测、焊锡检测、Mark点定位、显微镜照明、包装条码照明、球形物体照明等。
10、对位光源对位速度快; 大视野; 高精准度; 体积小,易于检查和集成; 高色温,可选配辅助环形光源。 应用领域:VA系列光源是全手动线路板印刷、砖块对位专用光源。
4、光源的选择
1. 必备信息
(1)检查内容:外观检查、OCR、尺寸测量、定位
(2) 对象
(3) 限制
2、简单的预备知识:
(1)由于材质和长度不同,透光特性(透明度)不同。 (2) 光根据波长的不同,对材料的穿透能力(穿透率)也不同。 (3)光的波长越长,对材料的透过率越强。 光的波长越短,在材料表面的色散率越大。 (4)透射照明是一种让光线穿过物体并观察透射光的照明技术。
3、光源:
A。 稳定均匀的光源非常重要
b. 目的:尽可能清晰地区分被测物体与背景
C。 捕捉图像时带红外光源ccd,最重要的是如何清晰地获取图像:被测物体与背景之间的色调差异。
d. 目前图像处理领域最常见的技术方法是:二值化(白黑)处理。 为了突出特征点,突出特征图像,常用的照明技术有明视场和暗视场。
明场:使用直射光观察整个物体(散射光呈现黑色)
暗视野:利用散射光观察整个物体(直射光呈现黑色)。 具体光源选择方法取决于实验的实际经验。