機(jī)器視覺介紹匯編

1、機(jī)器(j q)視覺技術(shù)Machine Vision1主講人：電 話：郵 箱：共四十頁2引言(ynyn) 機(jī)器視覺介紹自動(dòng)化設(shè)備(shbi)汽車工業(yè)消費(fèi)品電子產(chǎn)品食品飲料/包裝醫(yī)藥行業(yè)機(jī)器視覺處理速度快檢測精度高非接觸測量共四十頁1 工業(yè)相機(jī)(xingj)-概述3工業(yè)相機(jī)(xingj)用于獲取圖像傳感器選擇傳感器結(jié)構(gòu)輸出信號(hào)CCDCMOS面陣相機(jī)線陣相機(jī)數(shù)字相機(jī)模擬相機(jī)圖像黑白相機(jī)彩色相機(jī)共四十頁1.1 工業(yè)相機(jī)-接口(ji ku)/輸出方式USB(USB2.0/USB3.0)IEEE 1394（Firewire）GigECameraLink模擬信號(hào)（BNC、S端子）：需要(xyo)圖像采集卡(

2、PAL、NTSC等)。共四十頁1.1 工業(yè)(gngy)相機(jī)-接口USBIEEE 1394GigECameraLink特點(diǎn)易用，價(jià)格低標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，易用，價(jià)格低，CPU占用最低標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，易用，價(jià)格低，傳輸距離遠(yuǎn)帶寬高，抗干擾能力強(qiáng)，需采集卡速率/距離38MB/S，5M32-64MB/S 10M100MB/S 100M680MB/S，10M相機(jī)個(gè)數(shù)12763無限制1PAL25幀/秒，625線/場720X576NTSC30幀/秒，525線/場720X480共四十頁1.1 工業(yè)(gngy)相機(jī)-接口共四十頁1.2 工業(yè)(gngy)相機(jī)-CCD/CMOSCCDCMOSCCD：感光元件將光強(qiáng)轉(zhuǎn)為電荷，形成電荷

3、包，在后驅(qū)脈沖作用下轉(zhuǎn)移、放大輸出(shch)圖像信號(hào)。CMOS：將光敏感陣列、圖像信號(hào)放大器、信號(hào)讀取電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、控制器集成在一塊芯片上，還具有局部像素隨機(jī)訪問的優(yōu)點(diǎn)。共四十頁1.2 工業(yè)(gngy)相機(jī)-CCD/CMOSCCD和CMOS優(yōu)缺點(diǎn)抑噪能力強(qiáng)、靈敏度高、圖像還原度高，低電壓、低功耗高度集成、傳輸速度快、動(dòng)態(tài)AOI、適用高分辨率、高速場合相對(duì)于CMOS耗電量大、工藝復(fù)雜、成本高抗干擾能力差，成像還原度差于CCD CCDCMOS共四十頁1.3 工業(yè)(gngy)相機(jī)-傳感器結(jié)構(gòu)特性面陣相機(jī)感光單元按二維陣列排列每次拍攝對(duì)一個(gè)(y )面進(jìn)行曝光成像傳感器的結(jié)構(gòu)特性線陣相機(jī)感光單元

4、排列是一維的每次曝光僅是一條線成像，隨著物體和攝像機(jī)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相機(jī)連續(xù)曝光形成一幅二維圖像，適用于目標(biāo)物體幅面較大或缺陷尺寸微小的場合共四十頁1.4 工業(yè)(gngy)相機(jī)-分辨率和尺寸傳感器傳感器尺寸(ch cun)水平分辨率垂直分辨率尺寸通常以有效面積或?qū)蔷€尺寸（英寸）表示1相機(jī)分辨率=水平分辨率X垂直分辨率11共四十頁1.4 工業(yè)(gngy)相機(jī)-分辨率和尺寸對(duì)角線12/31/1.81/21/2.71/31/4有效面積12.89.68.86.67.185.326.44.85.273.964.83.63.62.7分辨率65949478258210347791392104016281236

5、 很顯然，單個(gè)像素面積越小，單位面積內(nèi)的像素?cái)?shù)量就越多，攝像機(jī)的分辨率就越高，但是，隨著像素面積的縮小，每個(gè)像素能夠儲(chǔ)存的電荷數(shù)量也隨之減少(jinsho)，造成相機(jī)動(dòng)態(tài)范圍和感光度降低。因此，在分辨率允許的情況下，選擇像素尺寸大的相機(jī)會(huì)有較大的動(dòng)態(tài)范圍和較高的感光度，但是隨之而來產(chǎn)生的噪聲也會(huì)加大。共四十頁1.5 工業(yè)相機(jī)-像素時(shí)鐘(shzhng)/最大行頻/最大幀率 像素(xin s)時(shí)鐘：CCD中像素輸出的節(jié)拍； 最大行頻：線陣相機(jī)每秒鐘能夠輸出的最大行數(shù)； 最大幀率：面陣相機(jī)每秒鐘能夠采集并輸出的最大幀數(shù)；像素時(shí)鐘越高最大行頻或者幀率越高，但是噪聲也會(huì)加大，影響低照度環(huán)境下的性能共四十

6、頁2 如何(rh)選擇合適的工業(yè)相機(jī) 選擇品牌幀率的選擇分辨率的選擇接口的選擇黑白？彩色？面陣？線陣？CCD？CMOS？相機(jī)水平分辨率=拍攝視野水平尺寸(ch cun)/檢測精度相機(jī)垂直分辨率=拍攝視野垂直尺寸/檢測精度一般來講，分辨率越高幀率越小共四十頁3 鏡頭(jngtu)基礎(chǔ)知識(shí)及選型 鏡頭的作用(zuyng)：集聚光線，使成像單元能獲取清晰的影像結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生銳利的圖像。 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要是光圈調(diào)節(jié)環(huán)和調(diào)焦環(huán)，接口主要由常見的C口、CS口。共四十頁3.1 鏡頭相關(guān)(xinggun)參數(shù) 焦距 物距（工作(gngzu)距離） 視野（視場范圍） 視場角 相對(duì)孔徑 光圈數(shù)共四十頁3.2 鏡頭(jng

7、tu)焦距 焦距：鏡頭光學(xué)(gungxu)后主點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離。 由上圖可以看出焦距越長成像也就越大。 常用的工業(yè)鏡頭：5mm，8mm，12mm，25mm，35mm， 50mm，75mm等等。共四十頁3.3 光圈(gungqun) 光圈：鏡頭中可以改變中間(zhngjin)孔大小的機(jī)械裝置。 圖像的成像照度與光圈的直徑D的平方成正比，于鏡頭的焦距成反比，D/f被稱為鏡頭的相對(duì)通光孔徑，他的倒數(shù)f/D就被成為光圈數(shù)，也叫F數(shù)，如果鏡頭的相對(duì)孔徑是1:2，那么他的光圈就是F2.0； 相對(duì)孔徑越小，則光圈數(shù)越大，在單位時(shí)間內(nèi)的通光量也越大。共四十頁3.4 景深(jngshn) 當(dāng)鏡頭聚集于被測物表面時(shí)

8、，同一表面上的都能在CCD上清晰成像，這一表面前后一定范圍內(nèi)的景物也能清晰的成像，這個(gè)縱深(zngshn)范圍就被稱為景深。拍攝距離越遠(yuǎn)，景深越大，焦距越長，景深越小，光圈越大，景深越小。 共四十頁3.5 視場角 當(dāng)f一定時(shí)，市場角越大成像也就越大，當(dāng)d一定時(shí)，焦距(jioj)越長，視場角就越少。共四十頁3.6 工作(gngzu)波長光學(xué)鏡頭都是針對(duì)一定波長范圍內(nèi)的光波工作(gngzu)，自物面發(fā)出的光波，在此波長范圍內(nèi)的，能夠通過鏡頭在像面上成一清晰像，而且能量衰減較?。欢诖朔秶獾墓獠?，則難以校正像差，成像質(zhì)量差，分辨率低，而且能量衰減很大，甚至被光學(xué)介質(zhì)材料所吸收，完全不能通過鏡頭。共

9、四十頁3.6 分辨率定義：鏡頭在單位毫米內(nèi)能夠分辨開的黑白相同(xin tn)的條紋對(duì)數(shù)。分辨率為1/2d，單位(dnwi)為lp/mm (線對(duì)/毫米)理想鏡頭的分辨率完全由相對(duì)孔徑所決定，相對(duì)孔徑越大，F(xiàn)越小，分辨率就越高。共四十頁3.7 鏡頭(jngtu)產(chǎn)生的畸變 鏡頭一般用于聚集光線，讓足夠多的光線能夠收斂聚焦到投影點(diǎn)上，這就必須使用大面積且彎曲的透鏡，透鏡可以聚集足夠多的光線到某一點(diǎn)(y din)上，使圖像的生成更加迅速，但是其代價(jià)就是引入畸變 。解決辦法： 1、采用攝像機(jī)標(biāo)定； 2、采用遠(yuǎn)心鏡頭；共四十頁3.8 如何選擇(xunz)合適的鏡頭 遠(yuǎn)心鏡頭接口（C/CS）有時(shí)需要轉(zhuǎn)接環(huán)

10、焦距的選擇共四十頁4 照明(zhomng)系統(tǒng)作用：以合適(hsh)的方式將光線投射到被測物上，突出待測特征部分的對(duì)比度。性能白熾燈氙燈LED光源壽命（kh）5-7約1-360-100響應(yīng)速度慢慢快亮度較亮亮可調(diào)特性發(fā)熱嚴(yán)重、壽命短、易老化、能量轉(zhuǎn)換率低價(jià)格便宜、照明面積大、光譜分布不均勻、壽命短壽命長、相應(yīng)速度快、幾乎無老化、功耗小、發(fā)熱小共四十頁4.1 照明(zhomng)方式共四十頁4.2 照明(zhomng)方式共四十頁4.3 照明(zhomng)方式作用：去除照明(zhomng)產(chǎn)生的泛光共四十頁4.4 照明(zhomng)方式光線(gungxin)控制薄膜：將散射光轉(zhuǎn)為 平行光。共

11、四十頁條形光：常用語45度角正向照明，是一種尺寸檢測，外觀檢測經(jīng)常(jngchng)用的一種照明方式4.5 條形(tio xn)光共四十頁4.6 同軸光同軸光：照明更加(gnji)均勻，提高機(jī)器視覺檢測的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性。共四十頁4.7 環(huán)形(hun xn)LED光源環(huán)形光：直接照射，是一種(y zhn)低成本，易于集成的解決方案。共四十頁4.8 背光源背光源：均勻度高，厚度較薄，完美(wnmi)呈現(xiàn)被測物的輪廓。共四十頁4.9 線性光源(gungyun)線性光源：高亮度線掃描光源，用于線陣相機(jī)(xingj)項(xiàng)目。共四十頁4.10 電源(dinyun)/控制器電源：提供(tgng)光源電源，提供

12、(tgng)光源亮度調(diào)節(jié)。 使用光源電源可以提升光源照明亮度的穩(wěn)定性和使用壽命。光源頻閃控制器：根據(jù)輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)光源的頻閃控制，可以大大提升LED光源的使用壽命。共四十頁5 VisonPro介紹(jisho)提供一種(y zhn)快速的機(jī)器視覺圖像處理方案。共四十頁5.1 VisionPro共四十頁5.2 VisionPro共四十頁5.3 幾何圖案匹配(ppi)和檢驗(yàn)（PatMax）共四十頁謝謝！共四十頁內(nèi)容摘要機(jī)器視覺技術(shù)Machine Vision。模擬信號(hào)（BNC、S端子）：需要圖像采集卡(PAL、NTSC等)。30幀/秒，525線/場。強(qiáng)轉(zhuǎn)為電荷，形成電荷包。抑噪能力強(qiáng)、靈敏度高、。尺寸通常以有效面積或?qū)蔷€尺寸（英寸）表示。相機(jī)分辨率=水平分辨率X垂直分辨率。1