基于LabView的机器视觉工业零件检测系统设计说明书.docx

目 录II摘 要 IIIAbstract IV1 绪论 11.1 引言 11.2 视觉技术研究与应用的必要性 11.3 国内外典型研究 11.4 研究方法与内容 22 机器视觉技术 32.1 机器视觉的概述 32.2 机器视觉的分类 32.3 机器视觉的特点与应用 42.4 机器视觉技术在应用中的问题 52.5 基于机器视觉的产品检测系统 63 虚拟仪器与 LabVIEW 73.1 虚拟仪器简介 73.2 PXI 总线结构 83.2 虚拟仪器的构建技术 123.3 机器视觉与虚拟仪器结合的必然性 123.4 基于虚拟仪器的机器视觉系统 133.5 基于虚拟仪器的机器视觉检测系统的组成 133.6 LabVIEW 编程软件及其应用 143.7 LabVIEW 的工作原理 143.8 LabVIEW 的特点 144 控制系统的总体设计 164.1 设计思路 164.2 工艺流程 175 硬件系统设计 195.1 总体设计结构图 195.2 硬件选取 195.3 图像采集装置结构图 205.4 检测模块电路原理设计 215.5 信号转换与处理电路原理设计 225.6 串口通信模块设计 235.7 USB 接口模块 246 软件系统设计 276.1 系统程序流程图 276.2 LABVIEW 设计图 277 结束语 33参考文献 34致谢 37基于 LabVIEW 的机器视觉工业零件检测系统设计摘 要机器视觉是用机器来代替人眼做判断和测量的技术，广泛的应用于工业中， 主要包括产品检测、交通管理、工况监视、医疗卫生等各个领域。

机器视觉技术的优点是提高生产效率和自动化程度，在大批量的生产过程中使用机器视觉技术可以大幅度提高质量检测、快速获取产品信息，能够自动处理，实现产品信息与加工成一体目前大部分的机器视觉技术在图像采集上拥有自己专门的 CPU 和设计电路，在软件上需要编写大量且复杂的程序，导致系统研发周期长，难度大， 成本高本课题分析了目前机器视觉技术在国内外的研究和应用，阐述了机器视觉和虚拟仪器技术的特点，选择当前最流行的美国国家仪器 National Instruments 公司研发的 LabVIEW 程序个图像采集作为硬件研发环境，调用视觉开发模块 IMAQVision 专业化控件和函数库，实现图像采集、机器视觉检测、决策判断以及 I/O 控制于一体的机器视觉产品检测平台本文主要介绍了机器视觉的概念、系统组成和发展趋势、虚拟仪器技术与LabVIEW 程序编程，分析了机器视觉在生产过程中应用的困难，以及在图像采集检测中使用机器视觉的必要性关键词：机器视觉；LabVIEW；IMAQ Vision；产品检测平台IIIDesign of machine vision industrial parts detection system based on LabVIEWAbstractMachine vision is a technology that uses machines to replace human eyes to judge and measure. It is widely used in industry, mainly including product detection, traffic management, working condition monitoring, medical and health and other fields. The advantage of machine vision technology is to improve the production efficiency and the degree of automation. The use of machine vision technology in mass production process can greatly improve the quality detection, obtain the product information quickly, can automatically process, and realize the product information and processing into a whole. At present, most of the machine vision technology has its own special CPU and design circuit on the image acquisition. It needs to write a large number of complex programs on the software, which leads to the long development cycle, the difficulty and the high cost of the system.This topic analyzes the research and application of machine vision technology at home and abroad, expounds the characteristics of machine vision and virtual instrument technology, and chooses the LabVIEW program image acquisition which is the most popular American national instrument National Instruments company as the hardware R & D environment, and calls the visual development module IMAQ Vision special. Industrial control and function library to realize machine vision product detection platform integrated with image acquisition, machine vision inspection, decision making and I/O control.This paper mainly introduces the concept of machine vision, the composition and development trend of the system, the virtual instrument technology and the program programming of LabVIEW, analyzes the difficulties in the application of machine vision in the process of production, and the necessity of using machine vision in the image acquisition and detection.IVKeywords: machine vision; LabVIEW; IMAQ Vision; product testing platform.V1 绪论1.1 引言机器视觉是指利用计算机实现人的视觉功能，通过摄像机获取信息然后将其转换成数字信号传送给计算机做出判断与识别，从而控制设备。

据统计，人类从外部世界获得的信息大约有 80%是由视觉获得的，这既说明视觉信息量大，也表明人类对视觉信息有较高的利用率，同时又体现了视觉功能对人类的重要性随着信息技术的发展，给计算机、机器人或其他智能机器赋予了人类视觉的功能， 是人类多年以来的梦想，虽然目前还不能够使计算机、机器人或其他智能机器也具有像人类那样高效、灵活和通用的视觉，但自 20 世纪 50 年代以来视觉理论和技术得到了迅速的发展，这使人类的梦想正在逐步实现1.2 视觉技术研究与应用的必要性随着信号处理理论和计算机技术的发展，人们试图用摄像机获取环境图像并将其转换为数字信号，用计算机实现对视觉信息处理的全过程，这样就形成了一门新兴的学科——计算机视觉，而机器视觉则是建立在计算机视觉的理论基础上，偏重于计算机视觉技术工程化应用，所以，视觉技术的发展是有必要的2008 年经济危机打击了美国和世界的各个领域在美国政府实施的“美国制造”计划下，推出了一些鼓励企业技术创新的政策，而应用可视化技术在此脱颖而出近年来，劳动工资成本在中国急剧上升，许多制造企业转移到人力资源相对比较低的地区，而“中国制造”的声誉日益提高，视觉检测在自动化程度高的所有领域势在必行。

视觉检测在工业自动化中的地位越来越重要，工业自动化的需求促进了可视化技术的高度集成1.3 国内外典型研究在国外，机器视觉主要应用于半导体行业（40%-50%），比如：印刷电路、线路板、电子封装、质量检测、SMT 表面贴装以及电子生产加工设备，除此之外， 其他各个领域机器视觉都有广泛的应用1994 年，S.T rika 对于机器视觉零件特征识别取得了进一步的研究；1998 年，J.Merlet 在零件装配中应用了机器视觉技术；1999 年，Du-Ming Tsai 发明了零件的非接触测量（表面粗糙度）；2003 年，Eladaw.iA.E 在数控加工中应用了机器视觉技术；M.A.Smith 研究出一种新9的成果——检测视频帧中文本；韩国大学 Kim 教授研究出了一种在视频帧中文本里 Camshift 算法和基于支持向量机的检测从机器视觉的研究来看（数量和成果），日本都是遥遥领先，英、美、德、韩等各国都有研究与国外相比，我们国家在机器视觉技术方面的研究与国外还具有较大的落后，首先，机器视觉技术应用的领域在我们国家发展的就比较晚，只有在近几年里才慢慢引进机器视觉技术，导致目前机器视觉技术只能在低端方面应用。

目前随着国家整体经济的发展，尤其在提出科学技术才是第一生产力之后，机器视觉 技术逐渐出现在我国的各个行业中，国内科研人士已经对于采用图像和机器视觉技术的工业自动化、智能化的研究取得了进一步的成功，比如：李留格在轮胎编号特征识别比对提出了 BP 神经网络的方法；李朝辉在提取视频帧的高频成分中出了形态算子的方法，采用了分离视频中的文本字符，大大提高了识别速度与识别率在机器视觉技术领域中，字符识别是一个重要的组成部分，它在实时监控系统、办公自动化以及文字信息处理等高技术领域里拥有中至关重要的应用价值和理论意义机器视觉在我们国家的应用主要体现在工厂零件识别比对、矿泉水瓶盖检测以及制药、印刷领域中都有应用这些都是低端方面的应用，真正较为高级的应用还比较欠缺，所以，机器视觉技术在我们国家发展前景巨大1.4 研究方法与内容本文主要目的是以机器视觉技术的基础，将虚拟仪器 LabVIEW 作为软件开发平台，进行工业零件检测，把两者相结合，设计一个性价比高的机器视觉工业零件检测系统，最终实现产品检测本文的主要研究内容理解机器视觉技术的工作原理、了解机器视觉技术的构成部分、明白机器视觉技术的图像采集、通晓机器视觉技术的图像处理、领会LabVIEW 的算法设计、懂得硬件结构的搭建，从而保证整个系统的成功运行，进行工业零件的检测。