視覺檢測實(shí)驗(yàn)報告2

-.z視覺檢測技術(shù)試驗(yàn)題目：MV-ERP200A機(jī)器視覺旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺功能驗(yàn)證試驗(yàn)學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級：測控技術(shù)與儀器1401**：14040110*學(xué)生姓名：李二狗指導(dǎo)教師：宋輝設(shè)計時間：-.z目錄一、試驗(yàn)臺介紹31.1試驗(yàn)臺主要構(gòu)成3機(jī)械運(yùn)動控制局部3相機(jī)局部3光源照明局部3圖像處理局部31.2主要器件的關(guān)鍵指標(biāo)3工業(yè)數(shù)字相機(jī)3光源3二、儀器操作及配置流程32.1光源局部的調(diào)試32.2相機(jī)局部的調(diào)試3三、儀器主要測量指標(biāo)分析33.1多圓檢測指標(biāo)分析33.2血管識別檢測指標(biāo)分析3四、儀器采集或測量的試樣34.1多圓檢測試驗(yàn)結(jié)果34.2血管識別檢測試驗(yàn)結(jié)果3五、試驗(yàn)方案設(shè)計3六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析36.1原始采集的圖像36.2測試結(jié)果的圖像36.3測試結(jié)果的分析與總結(jié)3-.z一、試驗(yàn)臺介紹本次試驗(yàn)中以維視數(shù)字圖像技術(shù)**(MICROVISION)推出MV-ERP200A機(jī)器視覺電動控制旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺作為主要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，本設(shè)備采用MV-MVIPS機(jī)器視覺圖像處理控制器軟件，其中包括匹配定位、尺寸測量、顏色分析、缺陷檢測等多個圖像處理庫函數(shù)功能強(qiáng)大。MV-ERP200A開發(fā)平臺提供多種圖像處理實(shí)驗(yàn)，如圖象分割、圖象融合、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別、圖象測量、圖象處理、模式識別和人工智能、三維測量、雙目立體視覺等實(shí)驗(yàn)。此次試驗(yàn)中通過MV-ERP200A機(jī)器視覺電動控制運(yùn)動實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺提供的尺寸測量、缺陷測量*AVIS編程例如，實(shí)踐了解了尺寸檢測與劃痕檢測的根本流程與原理。1.1試驗(yàn)臺主要構(gòu)成從整體外觀來看，MV-ERP200A機(jī)器視覺實(shí)驗(yàn)平臺由三大局部組成:機(jī)械運(yùn)動、控制局部，視覺局部，光源照明局部，圖像處理模塊〔未顯示〕，平臺外觀如以下圖1所示:圖1整體設(shè)備外觀視圖機(jī)械運(yùn)動控制局部主要組成為機(jī)械平臺主體(裝配體)，包括了運(yùn)動控制的所有控制單元以及通訊單元，各控制單元及通訊單元合理地布局在機(jī)柜內(nèi)部。實(shí)驗(yàn)平臺的電源輸入接口、平臺轉(zhuǎn)速控制調(diào)節(jié)單元，均實(shí)驗(yàn)平臺的側(cè)面板上。將平臺電源線插上，并接入AC220V電源，翻開電源開關(guān)，平臺上紅色電源指示燈亮。相機(jī)局部相機(jī)局部由相機(jī)、鏡頭、微調(diào)升降架和相機(jī)固定螺母等組成，具體組成為高分辨率工業(yè)鏡頭、工業(yè)數(shù)字相機(jī)、微調(diào)升降架固定螺母、微調(diào)升降架微調(diào)旋鈕、微調(diào)升降架、相機(jī)固定螺母等。光源照明局部光源照明局部主要由LED光源、光源控制器、光源固定支架及轉(zhuǎn)換塊等組成。使用中如果光源高度和角度位置不適宜，均可重新調(diào)節(jié)固定位置，直到適宜為止。圖像處理局部圖像處理局部主要包括嵌入式計算機(jī)、圖像處理軟件MVIPS等。MV-MVIPS機(jī)器視覺圖像處理控制器軟件對被測物件進(jìn)展缺陷識別、測量參數(shù)、色差檢測與外觀外形檢測等根本識別與檢測功能。1.2主要器件的關(guān)鍵指標(biāo)本次實(shí)驗(yàn)中MV-ERP200A機(jī)器視覺電動控制旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(高級型)采用MV-MVIPS機(jī)器視覺圖像處理控制器軟件對被測物件進(jìn)展匹配定位、尺寸測量、顏色分析、缺陷檢測等根本識別與檢測?；跈C(jī)器視覺檢測系統(tǒng)的根本設(shè)計中的光源照明局部和圖像處理局部的組成，本小節(jié)中基于課堂所學(xué)知識及查閱資料，主要分析其中的工業(yè)相機(jī)與光源的參數(shù)及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。工業(yè)數(shù)字相機(jī)本次實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺選用MV-1300UMUSB2.0高分辨黑白工業(yè)數(shù)字?jǐn)z像頭。MV-1300UMUSB2.0黑白工業(yè)數(shù)字?jǐn)z像頭是維視公司的一款高性能工業(yè)檢測專用工業(yè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，具有高分辨率、高精度、高清晰度、色彩復(fù)原好、低噪聲等特點(diǎn)，工業(yè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采用了USB2.0標(biāo)準(zhǔn)接口，安裝使用方便，非常適合室內(nèi)外各種工業(yè)檢測應(yīng)用?！?〕分辨率(Resolution)相機(jī)每次采集圖像的像素點(diǎn)數(shù)(Pi*els)，對于數(shù)字工業(yè)相機(jī)一般是直接與光電傳感器的像元數(shù)對應(yīng)的。MV-1300UMUSB2.0黑白工業(yè)數(shù)字?jǐn)z像頭具有分辨率高、圖像質(zhì)量好,分辨率可達(dá)1280*1024、1600*1200、2048*1536,數(shù)字面陣CMOS感光芯片，本實(shí)驗(yàn)中相機(jī)分辨率為1280*1024?！?〕像素深度(Pi*elDepth)即每像素數(shù)據(jù)的位數(shù)，一般常用的是8Bit，對于數(shù)字工業(yè)相機(jī)一般還會有10Bit、12Bit等。本實(shí)驗(yàn)中相機(jī)的數(shù)據(jù)位數(shù)為10選8，在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)軟件中的模幅員片數(shù)據(jù)和程序設(shè)計，可以看出像素數(shù)據(jù)的位數(shù)為8位。〔3〕像元尺寸(Pi*elSize)像元大小和像元數(shù)(分辨率)共同決定了相機(jī)靶面的大小一般像元尺寸越小，制造難度越大，圖像質(zhì)量也越不容易提高。本實(shí)驗(yàn)中相機(jī)的像元尺寸為5.2μm*5.2μm?！?〕光譜響應(yīng)特性(SpectralRange)光譜響應(yīng)特性是指該像元傳感器對不同光波的敏感特性，一般響應(yīng)*圍是350nm~1000nm。本實(shí)驗(yàn)中相機(jī)在550nm光源條件下，其靈敏度可達(dá)2.1/Lu*-s。光源本次實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺選用AFT-RL系列環(huán)形低角度光源，這是一款專為機(jī)器視覺、工業(yè)檢測、工業(yè)體視顯微鏡設(shè)計的高亮度LED光源，亮度可調(diào)、低溫、均衡、無閃爍，無陰影，特有的內(nèi)嵌式構(gòu)造，用戶可以根據(jù)需要加裝偏光片，減少光線干擾從而顯著提高圖像質(zhì)量，廣泛應(yīng)用于工業(yè)顯微、線路板照明、晶片及工件檢測、視覺定位等系統(tǒng)中。本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺選用的光源的型號為AFT-RL13090W其相關(guān)參數(shù)說明如下:〔1〕型號說明AFT:公司名，RL:環(huán)形光源，130:外徑尺寸單位mm，90:內(nèi)徑尺寸單位mm。角度與顏色光照角度90°，光照顏色(W):白色。工作電壓、電流及標(biāo)配控制器型號工作電壓:18(V)，工作電流:220(mA)，標(biāo)配控制器:AFT-ALP2415-02?！?〕功率此型號光源的功率對應(yīng)光照顏色不同，功率也有所不同白/藍(lán)光4.0W。厚度與重量此型號光源對應(yīng)的厚度為9mm，光源的重量為150g。儀器操作及配置流程根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的相關(guān)本卷須知要求，在首次檢測前，必須針對當(dāng)前要檢測的工件調(diào)整光源高度、亮度，相機(jī)曝光、增益等視覺參數(shù)，以突出工件的特征檢測區(qū)域，便于進(jìn)展檢測。試驗(yàn)時適度調(diào)節(jié)光源位置、鏡頭相機(jī)參數(shù)以便于實(shí)際測量時適應(yīng)不同的圖像采集。適當(dāng)調(diào)節(jié)光源位置或者關(guān)閉光源，同時調(diào)節(jié)*avisEe軟件進(jìn)展相應(yīng)處理。2.1光源局部的調(diào)試如以下圖2所示為光源局部的構(gòu)造示意圖，試驗(yàn)中首先將光源安裝在光源固定支架上，固定(配套小螺釘固定)。然后將光源轉(zhuǎn)換塊裝在平臺立桿上，選擇適宜高度，擰緊轉(zhuǎn)換塊上的固定螺母。最后將安裝好LED光源的光源支架和轉(zhuǎn)換塊裝配好，選擇適宜的位置，并擰緊轉(zhuǎn)換塊上的固定螺母。圖2光源局部示意圖2.2相機(jī)局部的調(diào)試如以下圖3所示為相機(jī)局部的構(gòu)造示意圖，試驗(yàn)中首先將微調(diào)升降架安裝在平臺上，固定(一般固定在LED光源的正上方位置)。然后將相機(jī)安裝在微調(diào)升降架上，并固定(配套相機(jī)固定螺母固定)。相機(jī)的位置在光源的正上方，假設(shè)位置不適宜，可松開要調(diào)節(jié)位置處的螺母，重新調(diào)節(jié)位置。圖3相機(jī)局部示意圖儀器主要測量指標(biāo)分析鑒于本次實(shí)驗(yàn)中的MV-ERP200A機(jī)器視覺電動控制旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺主要針對尺寸測量、缺陷測量*AVIS編程例如的功能特性，以及MV-MVIPS機(jī)器視覺圖像處理控制器軟件所具有在對各種圖像處理算法學(xué)習(xí)研究根底上，采用VC語言編程實(shí)現(xiàn)一個工件或一個產(chǎn)品的檢驗(yàn)判定，并與*AVIS，在VS860機(jī)器視覺教學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺上與*AVIS提供的例如進(jìn)展比較，驗(yàn)證自選算法的可行性和準(zhǔn)確性。本小節(jié)根據(jù)圖像處理軟件*avisEe的相關(guān)編程函數(shù)進(jìn)展指標(biāo)分析。3.1多圓檢測指標(biāo)分析基于此次MV-ERP200A機(jī)器視覺電動控制運(yùn)動實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺的硬件設(shè)置，通過攝像頭攝入載物平臺上的物體(一塊含有多個圓孔的工件)，并實(shí)時將圖像交由個人PC中的*avisEe軟件進(jìn)展相應(yīng)處理(擬合出多個圓形，并進(jìn)展半徑測量)，以到達(dá)實(shí)時處理圖像的目的，具有較好的實(shí)用性。利用多圓測量RectMuchCircle的功能，實(shí)現(xiàn)所選區(qū)域中多個圓測量，輸出測得圓個數(shù)以及每個圓的圓心和坐標(biāo)信息。其相關(guān)輸入?yún)?shù)有image_origin:輸入圖像(邊緣圖)、rect:關(guān)注區(qū)域，輸出參數(shù)有num:所測圓個數(shù)、ocircler*:圓心*坐標(biāo)、ocirclery:圓心y坐標(biāo)、ocircler:圓半徑。3.2血管識別檢測指標(biāo)分析指紋識別已經(jīng)大量用于實(shí)踐當(dāng)中，大家最為熟悉的就是IBM(現(xiàn)在是Lenovo)的ThinkPad系列當(dāng)中一局部機(jī)型運(yùn)用指紋識別進(jìn)展加密，不過血管識別將會是指紋識別的繼續(xù)，是未來加密的一個方向(日立等公司已推出血管識別，用于個人支付領(lǐng)域)。利用Niblack算法用以圖像處理，此方法常用于文檔圖像的二值化，且基于圖像的局部均值和標(biāo)準(zhǔn)差計算閾值。用Niblack方法對灰度圖進(jìn)展局部動態(tài)閾值分割。Niblack方法的輸入?yún)?shù)為imagein:輸入8位單通道灰度圖，輸出參數(shù)為imageout:輸出圖像。Niblack方法輸出的圖像通常需要濾波處理，利用平滑濾波函數(shù)SmoothFilter用method中的方法對灰度圖進(jìn)展平滑濾波，其中method參數(shù)的選擇可設(shè)置不同的濾波方式，其具體的設(shè)定值為:(0):高斯濾波、(1):中值濾波、(2)BLUR。此外還可以利用RectSmoothFilter函數(shù)對灰度圖的選定區(qū)域進(jìn)展平滑濾波處理，其先關(guān)的參數(shù)指標(biāo)的選擇與設(shè)定根本上與SmoothFilter函數(shù)一樣，只是此函數(shù)的作用*圍為輸入圖像的選定區(qū)域*圍。儀器采集或測量的試樣4.1多圓檢測試驗(yàn)結(jié)果基于多圓檢測實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的根本工作流程，記錄*avisEe軟件處理結(jié)果及測量相應(yīng)數(shù)據(jù)如以下圖4~圖6所示:圖4多圓檢測效果圖圖5檢測數(shù)據(jù)1圖6檢測數(shù)據(jù)24.2血管識別檢測試驗(yàn)結(jié)果本次實(shí)驗(yàn)中利用提供的一幅原始圖像當(dāng)中的血管分布狀況提取出來，實(shí)現(xiàn)簡單的血管識別，記錄試驗(yàn)中的原始圖像與處理提取后的圖像結(jié)果如圖7~10所示:圖7原始圖像圖8圖像處理1圖9圖像處理2圖10處理結(jié)果圖五、試驗(yàn)方案設(shè)計基于實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書所指導(dǎo)的實(shí)時多圓檢測的根本流程與思路，我們小組參考多圓檢測設(shè)計的檢測方法。同樣檢測物件的尺寸參數(shù)，選擇物件的內(nèi)徑與外徑的尺寸參數(shù)作為被測參數(shù)。利用MV-USB2.0相機(jī)軟件的Microvision進(jìn)展對于采集，并且參考*avisEe軟件提供的例如圖片的相關(guān)參數(shù)，利用PhotoShop軟件修改寬度(W)447像素、高度(H)400像素、位深度8，處理后的結(jié)果如以下圖11軟件處理圖所示:圖11軟件處理圖圖像處理軟件*avisEe的代碼區(qū)局部程序，局部函數(shù)已經(jīng)在第三節(jié)中描述過相應(yīng)功能，其程序代碼如下:Read2image(workpieces\multicircle.bmp);Show2image(image);Drawrectangle(rect);RectThreshDivision(image,rect,1,1,0,image1);RectSmoothFilter(image1,rect,1,3,imag2);Show2image(image);RectMuchCircle(image3,rect,n,*,y,r);Show2image(image);GenEllipses(*,y,r,r,0,2,red);for(i=0,n,1);a=(*[i]);b=(y[i]-r[i]-5);GenTe*t(a,b,20,white,C,1);c=(a+10);CStringFormat("%d,i",s1);GenTe*t(c,b,20,white,s1,1);d=(i*20+50);InToDouble(d,dd);GenTe*t(10,dd,20,green,C,0);CStringFormat("%d,i",s2);Ge