最新機器人視覺系統(tǒng)介紹,給機器人裝上“眼睛”
機器視覺概述
使機器具有像人一樣的視覺功能,從而實現(xiàn)各種檢測、判斷、識別、測量等功能。一個典型的機器視覺系統(tǒng)組成包括:圖像采集單元(光源、鏡頭、相機、采集卡、機械平臺),圖像處理分析單元(工控主機、圖像處理分析軟件、圖形交互界面),執(zhí)行單元(電傳單元、機械單元)
機器視覺系統(tǒng)通過圖像采集單元將待檢測目標轉換成圖像信號,并傳送給圖像處理分析單元。圖像處理分析單元的核心為圖像處理分析軟件,它包括圖像增強與校正、圖像分割、特征提取、圖像識別與理解等方面。輸出目標的質量判斷、規(guī)格測量等分析結果。分析結果輸出至圖像界面,或通過電傳單元(PLC等)傳遞給機械單元執(zhí)行相應操作,如剔除、報警等,或通過機械臂執(zhí)行分揀、抓舉等動作。
機器視覺優(yōu)勢
機器視覺系統(tǒng)具有高效率、高度自動化的特點,可以實現(xiàn)很高的分辨率精度與速度。機器視覺系統(tǒng)與被檢測對象無接觸,安全可靠。人工檢測與機器視覺自動檢測的主要區(qū)別有:
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機器視覺的應用領域
?識別
標準一維碼、二維碼的解碼
光學字符識別(OCR)和確認(OCV)
?檢測
色彩和瑕疵檢測
零件或部件的有無檢測
目標位置和方向檢測?測量
尺寸和容量檢測
預設標記的測量,如孔位到孔位的距離
?機械手引導
輸出空間坐標引導機械手精確定位
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機器視覺系統(tǒng)的分類
?智能相機
?基于嵌入式
?基于PC
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機器視覺系統(tǒng)的組成
?圖像獲?。汗庠础㈢R頭、相機、采集卡、機械平臺
?圖像處理與分析:工控主機、圖像處理分析軟件、圖形交互界面。
?判決執(zhí)行:電傳單元、機械單元
?光源---種類
LED:壽命長/可以有各種顏色/便于做成各種復雜形狀/光均勻穩(wěn)定/可以閃光;
熒光燈:光場均勻/價格便宜/亮度較LED高;
鹵素燈:亮度特別高/通過光纖傳輸后可做成;
氙燈:使用壽命約1000小時/亮度高,色溫與日光接近。
(大部分機器視覺照明采用LED)
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?光源---光路原理
照相機并不能看見物體,而是看見從物體表面反射過來的光。
? ? ? ?鏡面反射:平滑表面以對頂角反射光線
? ? ? ?漫射反射:粗糙表面會從各個方向漫射光線
? ? ? ?發(fā)散反射:多數(shù)表面既有紋理,又有平滑表面,會對光線進行發(fā)散反射
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?光源---作用和要求
在機器視覺中的作用
? ? ? 照亮目標,提高亮度
? ? ? 形成有利于圖像處理的效果
? ? ? 克服環(huán)境光照影響,保證圖像穩(wěn)定性
? ? ? 用作測量的工具或參照
良好的光場設計要求
? ? ? 對比度明顯,目標與背景的邊界清晰
? ? ? 背景盡量淡化而且均勻,不干擾圖像處理
? ? ? 與顏色有關的還需要顏色真實,亮度適中,不過曝或欠曝;
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?光源---光場構造
明場: 光線反射進入照相機
暗場:光線反射離開照相機
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?光源---構造光源
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使用不同照明技術對被測目標會產(chǎn)生不同的影響,以滾珠軸承為例:
?鏡頭---主要參數(shù)
工業(yè)的鏡頭大都是多組鏡片組合在一起的。計算時會忽略厚度對透鏡的影響將其等效成沒有厚度的播透鏡模型,即理想凸透鏡。
參數(shù):焦距/視場/物距/像距/光圈/景深/分辨力/放大倍數(shù)/畸變/接口
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分辨率:對色彩和紋理的分辨能力。
畸變:鏡頭中心區(qū)域和四周區(qū)域的放大倍數(shù)不相同。
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畸變的校正一般用黑白分明的方格圖像來進行,過程并不復雜。一般如果畸變小于2%,人眼觀察不到;若畸變小于CCD的一個像素,攝像機也看不見。
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?鏡頭---分類
CCTV鏡頭
專業(yè)攝影鏡頭
遠心鏡頭
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?鏡頭---遠心鏡頭
在測量系統(tǒng)中,物距常發(fā)生變化,從而使像高發(fā)生變化,所以測得的物體尺寸也發(fā)生變化,即產(chǎn)生了測量誤差;
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即使物距是固定的,也會因為CCD敏感表面不易精確調(diào)整在像平面上,同樣也會產(chǎn)生測量誤差。
采用遠心物鏡中的像方遠心物鏡可以消除物距變化帶來的測量誤差,而物方遠心物鏡則可以消除CCD位置不準帶來的測量誤差。
?相機
種類:線&面、隔/逐、黑/彩、數(shù)/模、低/高、CCD/CMOS
指標:象元尺寸、分辨率、靶面大小、感應曲線、動態(tài)范圍、靈敏度、速度噪聲、填充因子、體積、質量、工作環(huán)境等
工作模式:Free run、Trigger(多種)、長時間曝光等
傳輸方式:GIGE,Cameralinker,模擬
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