机器视觉检测技术及应用 配套课件

1、目目录项目一项目一 机器视觉系统机器视觉系统项目二项目二 手机钢化膜裂痕检测与输出显示手机钢化膜裂痕检测与输出显示项目三项目三 齿轮缺齿视觉检测与输出显示齿轮缺齿视觉检测与输出显示项目四项目四 六角螺母定位的视觉检测与输出显示六角螺母定位的视觉检测与输出显示项目五项目五 轴承缺珠的机器视觉检测轴承缺珠的机器视觉检测项目六项目六 电子芯片缺脚视觉检测与显示电子芯片缺脚视觉检测与显示项目七项目七 汽车零部件的尺寸测量与视觉数据的汽车零部件的尺寸测量与视觉数据的PLC处理处理项目一项目一01结构构根据监视画面进行光圈调整和调焦光圈调整和调焦，可以得到“明亮、清晰”的图像。照相机的镜头由多个镜片镜片和光圈光圈/调焦装置构成02分分类百万像素低畸变镜头微距镜头广角镜头远心镜头显微镜头根据有效像场的大小划分根据有效像场的大小划分1/3英寸摄像镜头、1/2英寸摄像镜头、2/3英寸摄像镜头、1英寸摄像镜头根据焦距划分根据焦距划分分为变焦镜头和定焦镜头。变焦就是焦距可变的镜头；定焦即焦距固定根据镜头和摄像机之间的接根据镜头和摄像机之间的接口分类口分类工业摄像机常用的有C接口、CS接口、F接口、V接 口、

2、T2接口、徕卡接口、M42接口、M50接口等02 分分类常用工业镜头标准接口为常用工业镜头标准接口为:C口，法兰距17.526mmNikonF口,法兰距46.5mmM42口，FB 16mmM58口，FB11.48mmM72口,6.56mm,19.55,12mmM95口,9.4mm其他类型：其他类型：03参参 数数焦焦距距？焦距是什么？焦距是什么？焦距（f）是光学系统中衡量光的聚聚集集或或发发散散的度量方式，指从透镜中心透镜中心到光聚集之焦点焦点的距离。光光圈圈？光圈是什么？光圈是什么？l光圈是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面光量的装置，它通常是在镜头内。表达光圈大小我们是用F/数值表示。l公式：公式：F=F=镜头焦距镜头焦距/镜头有效口径镜头有效口径 (直径直径)。最佳光圈最佳光圈l一只镜头不是所有光圈的成像素质都一样的，也不是光圈全开就是镜头的最佳画质；l在某一光圈范围内，其成像、锐利度、色彩等等方面是最好的，所以我们将其称为“最佳光圈”03 参数参数视视野野！CCD芯片尺寸比例为4:3，当FOV长边:短边小于4:3时，用短边来计算;大于4:3时，用长边来计算;等于3时，长

3、短边计算都可以03 参数参数视视野野和和焦焦距距的的计计算算(1)视野的计算在物距为有限的情况下，视野便能通过下述公式计算出来。举例：举例：若使用1/3英寸摄像机配套8mm焦距镜头，物距为3m时，监视器满屏摄入的水平方向尺寸为:(2)焦距的计算在物距为有限的情况下，焦距便能通过右侧公式计算出来。举例：举例：使用1/3央寸摄像机，物距为3m，被摄景物宽2m，若要在监视器水平方向满屏摄入的时，焦距为:03 参数参数工工作作距距离离实际应用中，在进行机械设计时应先考虑镜头工作距离镜头工作距离，以降低成本以降低成本！工工作作距距离离(WD)WD)：指镜头前透镜表面到对象 物的距离物像距离物像距离(O/I)O/I)：物体到相机芯片的距离O/I=WD+O/I=WD+镜头长度镜头长度+相机法兰距相机法兰距03 参数参数分分辨辨率率！能被分辨开的两个物点(或像点之间的最小距离单位为um.Resolution(物)=0.61 x wavelength/NA=1.22 x wavelength x F No.Resolution(像)=Resolution(物)x Magnification因此，判断镜头

4、分辨率与相机分辨率是否匹配时:Resolution(像)VS 2*CCD芯片像元大小Moritex目录上标示的分辨率(resolution)是在光波长550nm时计算得到的物体侧理论分辨率值。注注意意03 参数参数景景深深？景深是什么？景深是什么？对被摄景物聚实焦点时，在聚焦点的前后的一定的范围内看上去焦点都是实的。这个前后的一定范围就称作景深。这是因为图像的模糊一旦小于一定的大小，看上去焦点就是清晰了的缘故。这个模糊量的大小就称作容许模糊圈，也称为弥散斑03 参数参数景景深深景深计算器：http:/ 参数参数焦焦距距光学系统的主点到焦点的距离。光学系统的主点到焦点的距离。03 参数参数焦距越小视场角越大视场越大失失真真（畸畸变变）指从透镜地光心到光聚集焦点之间地距离）指从透镜地光心到光聚集焦点之间地距离）03 参数参数04选型型来一个小测试看看选型手册上的参数你都看得懂吗？1.1.智能相机智能相机01相相机机组组成成03相相 机机 接接 口口02相相 机机 分分 类类04相相 机机 参参 数数05相相 机机 选选 用用01相相 机机组成成图像采集单元图像采集单元图像处理单元图像处理单

5、元图像处理软件图像处理软件网络通信装置网络通信装置等等将光学图像转换为模拟/数字图像，并输出至图像处理单元对图像采集单元的图像数据进行实时存储，并在图像处理软件的支持下进行图像处理在图像处理单元硬件环境的支持下，完成图像处理功能是智能相机的重要组成部分，完成控制信息、图像数据的通信任务图像采集像采集单元（元（图像像传感器）感器）图像传感器是利用光电器件的光电转换功能将感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号；图像传感器的分类：CCD：电荷耦合器件（Charged Coupled Device）CMOS：互补性氧化金属半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor）02相相 机机 分分类以XV系列30万像素的CMOS单色相机为例，相机型号XV4-30ML按芯片类型CCD相机CMOS相机按传感器结构特征线阵相机面阵相机按扫描方式隔行扫描逐行扫描按分辨率大小普通分辨率高分辨率按输出信号模拟相机数字相机按输出色彩黑白相机彩色相机按输出数据速度普通速度相机高速相机按响应频率范围可见光(普通)红外、紫外以XV系 列30万像素的CMOS单色相机为例，相

6、机型号XV4-30ML举 例1：02 相机分相机分类02 相机分相机分类康耐视智能相机命名规则举 例2：可以从相机型号上看出相关信息：A A=系列1=Micro系列5=5000系列 7=7000系列 8=8000系列B B=CPU速度0=基本速度 1=4X基本速度4=10X基本速度6=20X基本速度C C=ID专用（读码、OCV/OCR）0=非专用ID1=专用ID工具彩色相机则第四位后有“C”，如5100C-11、7402C-017402-017402-01ABCD-E1ABCD-E1D D=成像器分辨率0=640 x480/800*6001=1024x768 2=1280 x10243=1600 x12004=线扫描（1K x，最高8K）5=2448x2048E E=PatMax选项0=PatMax未启用1=PatMax启用03相相 机机 接接 口口接口指的是镜头与相机的连接方式。镜头和摄像机之间的接口有许多不同的类型，工业摄像机常用的包括C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、徕卡接口、M42接口、M50接口等。接口类型的不同和镜头性能及质量并无直接关系，只是接口方式的不同，一

7、般可以也找到各种常用接口之间的转接口。接口定义及类型接口定义及类型C接口和CS接口是工业摄像机最常见的国际标准接口，为1-32UN美制螺纹连接口，C型接口和CS型接口的螺纹连接是一样的，区别在于C型接口的后截距为17.5mm，CS型接口的后截距为12.5mm。所以CS型接口的摄像机可以和C口及CS口的镜头连接使用，只是使用C口镜头时需要加一个5mm的接圈；C型接口的摄像机不能用CS口的镜头。国际标准接口国际标准接口03 相机接口相机接口相机按电气接口可分为Gige，poe，CameraLink，USB等04相相 机机 参参 数数像像 素素亮度的 等级示意图256大部分图像传感器可以根据光强度将数据分为 256 个等级（8 位）。在最基本的黑白处理中，黑色（纯黑色）的数值为“0”，白色（纯白色）的数值为“255”，其它处于两者之间的颜色则根据光强度转换成其它数值。换言之，CCD 的每一个像素都有一个位于“0”（纯黑色）与“255”（纯白色）之间的数值。例如，对于黑、白各占一半的灰色，其数值为“127”。1270255CCD 的图像数据是构成 CCD 的各像素的数据的集合；像素数据用 25

8、6 级浓淡数据加以表示。像像 素素04 相机参数相机参数原图像用2500个像素显示的左图放大眼睛部分后用256级数据加以表示眼睛中央部分较黑，周周较淡，因此中央部分的数值是“30”，周围部分的数值是“90”04 相机参数相机参数扫扫 描描 方方 式式隔隔行行扫扫描描逐逐行行扫扫描描04 相机参数相机参数线线 阵阵 和和 面面 阵阵面阵相机实现的是像素矩阵拍摄，目前公司使用的大多数产品都是面阵相机线阵相机顾名思义是呈“线”状的，虽然也是二维图像，但极长，几K的长度，而宽度却只有几个象素的而已一般上只在两种情况下使用这种相机：（1）（2）被测视野为细长的带状，多用于滚筒上检测的问题需要极大的视野或极高的精度；在第二种情况下（需要极大的视野或极高的精度），就需要用激发装置多次激发相机，进行多次拍照，再将所拍下的多幅“条”形图象，合并成一张巨大的图。因此，用线阵型相机，必须用可以支持线阵型相机的采集卡。线阵型相机价格贵，而且在大的视野或高的精度检测情况下，其检测速度也慢，线阵相机只用在极特殊的情况下。05相相 机机选用用邓淑芹产品尺寸为65mm*30mm，检测产品尺寸，精度要求0.25mm，考

9、虑到产品来料位置误差，将视野适当放大，产品大小与检测精度？产品大小与检测精度产品大小与检测精度决定相机分辨率视野视野 =产品大小产品大小 +产品来料位置偏差产品来料位置偏差 系统精度系统精度 =检测精度检测精度 /10/10相机分辨率相机分辨率 =视野视野 /系统精度系统精度举例说明！可选择与之相近的200万像素相机，分辨率为1600*1200，如 IS5403、IS8402等。视野=75mm*40mm系统精度=0.5/10=0.05mm/pixel则相机长边像素点=75/0.05=1500光光源源01概概述述02分分类类01照照明明光光学学的的艺术l照明对于工业机器视觉起着举足轻重的作用。一个良好的照明方案往往能拯救一个项目。l良好的打光不仅能够决定项目的成败，还能大幅减少算法的工作量。有的时候算法根本无法实现的项目，依靠特殊的打光技巧，往往就能四两拨千斤。所以有的复杂打光方案是技术的核心。l而想要做好打光工作，必须要有丰富的理论知识积累，还要有丰富的实战经验。02光光 源源 的的 分分类点光源 条形光 面光源环形光球积分光源 同轴光按外形按颜色白色红色蓝色绿色红外紫外按电压12V所

10、有红色与红外24V其他颜色不同颜色外形标准不同按亮度02光源的分类高角度环形光源l通用型环形照明l以同心方式排列的LED照射均匀的效果，适用于标准工件和应用命名/选型方式CCD/照明安装图照明结构图环光角度计算示意图(角度指光线与垂直面的夹角)02光源的分类低角度环形光源l低角度照射来强调边缘低角度照明l低角度照明为边缘、凹陷或突出部分与其正常背景之间实现高对比度命名/选型方式CCD/照明安装图照明结构图环光角度计算示意图(角度指光线与垂直面的夹角)02光源的分类底部发光背光源l底部发光背光源l背光照明能进行清晰的工件轮廓投影，从而执行高精度检测或部件区分命名/选型方式CCD/照明安装图照明结构图02光源的分类条形光源l安装位置和角度上拥有很高的灵活性l适用于整个工件长度上的消除晕光和均一照明l三排和六排颗粒命名/选型方式CCD/照明安装图照明结构图02光源的分类开孔型背光源l灯珠均匀分布在四周经过导光板形成扩散的光线l均匀性好l常应用在方形被测物体需要均匀的表面照明命名/选型方式CCD/照明安装图照明结构图02光源的分类同轴光源l同轴垂直照明发射的平行光与CCD在同一光轴.上，这种照

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