機器視覺技術(shù)與應用實戰(zhàn)-手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例

機器視覺測量第一節(jié)什么是視覺測量？定義機器視覺檢測就是用機器代替人眼來做測量和判斷。應用尺寸測量：主要通過2D（即二維）的測量方式。2D尺寸測量主要應用于各種平面尺寸測量，如半徑、寬度、長度、角度、輪廓度、位置度等。平面度測量：平面度測量主要通過3D（即三維）的測量方式。平面度測量是指被測實際表面對其理想平面的變動量。將被測實際表面與理想平面進行比較，兩者之間的線值距離即為平面度誤差值；或通過測量實際表面上若干點的相對高度差，再換算以線值表示的平面度誤差值。。應用分類機器視覺測量主要應用在品質(zhì)檢測階段，主要針對加工后的產(chǎn)品通過視覺測量的方法進行全自動化檢測，如尺寸、平面度測量（產(chǎn)品是否凹凸不平）是否合格。第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例案例背景：

隨著人們對電子產(chǎn)品質(zhì)量的苛求，制造廠家為了提高市場競爭力，各種電子產(chǎn)品內(nèi)部的加工件越做越精密，尺寸精度要求越來越高，這就需要提升產(chǎn)品品質(zhì)的管控。目前尺寸品質(zhì)管控主要通過千分尺和二次元的測量方式進行數(shù)據(jù)測量，這種品質(zhì)監(jiān)控效率慢，所以只能用作抽檢，無法進行在線全面檢測。引入機器視覺在線尺寸監(jiān)控系統(tǒng)后，改善了無法全檢的痛點，有效的提高了產(chǎn)品品質(zhì)。攝像頭底座金屬框加工件打光圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例視覺檢測需求：(1)判斷兩個圓孔的位置度(2)視野范圍不小于26mmx20mm(3)安裝高度不超過300mm(4)檢測精度≤0.035mm(5)檢測速度：2pcs/s視覺應用優(yōu)勢：（1）非接觸式尺寸測量，對產(chǎn)品沒有碰刮傷；（2）可以對產(chǎn)品進行全檢，及時監(jiān)控前端加工工藝，保證每一個產(chǎn)品符合標準要求；（3）大大提高生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性，避免了人工測量的主觀性。第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例硬件選型與安裝視覺硬件的選擇，包括相機、鏡頭、光源和視覺控制器的選擇。

（1）視覺控制器的選擇：項目選擇雙相機且對速度要求較高，所以視覺控制器選擇VDCPT-2,參數(shù)如第九章節(jié)表9.1所示。

（2）相機的選擇：檢測精度0.03mm，產(chǎn)品范圍是25mm*19m。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況尺寸的檢測精度需要控制在理論檢測精度上的5倍，所以視覺理論精度為0.04mm/5=0.007mm，相機分辨率最少要大于26mm/0.007mm=3714，并且視野范圍必須要比產(chǎn)品范圍大，所以我們選擇1000萬像素相機，分辨率為3840*2748pix，視野范圍為：長3840*0.007=26.8mm，寬2748*0.007=19.24mm，可以滿足客戶檢測要求。第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例硬件選型與安裝（3）鏡頭的選擇：鏡頭的選擇主要是確保視野范圍（26.8mm*19.24mm）和安裝高度（≤300mm），考慮到相機鏡頭和線的長度在100mm左右，所以鏡頭到產(chǎn)品的距離要小于等于200mm。1000萬像素相機芯片尺寸為6.4mm*4.59mm；通過公式：視場長度/成像元件芯片長度=工作距離/焦距來平衡計算，那么鏡頭焦距=200*6.4/26.8=47mm焦距的鏡頭，但是目前市面上接近這個參數(shù)的鏡頭是50mm和35mm焦距的鏡頭，如果選擇50mm的鏡頭，工作距離會大于200mm；所以只能選擇35mm的鏡頭，如果要滿足視野范圍，那么相機一安裝高度=26.8*35/6.4=146mm，小于200mm，滿足條件。（4）光源的選擇：通過實際樣品進行打光測試后，背光源打光測試的效果穩(wěn)定性最好，所以選擇背光源。第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例硬件選型與安裝

（5）硬件選型表名稱型號數(shù)量性能參數(shù)備注龍睿智能相機視覺控制器VDCPT-21CPU:≥I7內(nèi)存：≥4G硬盤：≥500G含工控機，加密狗100萬相機VDC-M1000-A010-E1顏色：黑白幀率：10FPS接口：GIGE含電源線、網(wǎng)線50mm鏡頭VDLF-3514-91分辨率：1000萬像面：1.1光圈：1.4~16模擬光源控制器VDLSC-APS24-21類型：模擬控制通道：雙通道含電源線背光源VDLS-F50*50W1顏色：白色功率：3.2w尺寸：50*50*16mm含延長線硬件選型對應配置明細表第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例硬件選型與安裝

（5）安裝示意圖本項目案例的安裝高度如圖。相機、光源的安裝位置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用本項目仍然采用視覺龍公司的龍睿智能相機軟件，測量主要運用以下工具：1234幾何定位圓弧工具直線工具圖形計算第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用（1）檢測右測矩形中心：利用幾何定位工具找到右方矩形工具中心位置。定位工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用（2）檢測左側(cè)圓心：利用圓弧工具檢測圓心位置，輸出圓半徑，如圖11.4所示。

圓弧工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用（3）檢測下方圓心：利用圓弧工具檢測圓心位置，輸出圓半徑，如圖11.5所示。圓弧工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用（4）檢測下圓左邊直線：利用直線工具檢測下圓左邊直線，作為判定左側(cè)距離的基準線。直線工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用（5）檢測下圓下邊直線：利用直線工具檢測下圓左邊直線，作為判定下距離的基準線。直線工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用（6）檢測上圓左邊直線：利用直線工具檢測上圓左邊直線，作為判定左側(cè)距離的基準線。直線工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用（7）檢測上圓上邊直線：利用直線工具檢測上圓上邊直線，作為判定上方距離的基準線。圖形計算工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用（8）利用圖形計算工具，調(diào)用之前圓弧工具檢測的上圓圓心與直線工具的檢測的左側(cè)直線，最后利用圖形計算里的點到直線距離檢測圓形到左側(cè)邊緣的距離。圖形計算工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用（9）利用圖形計算工具，調(diào)用之前圓弧工具檢測的上圓圓心與直線工具的檢測的上方直線，最后利用圖形計算里的點到直線距離檢測圓形到上方邊緣的距離。圖形計算工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用（10）利用圖形計算工具，調(diào)用之前圓弧工具檢測的下圓圓心與直線工具的檢測的左側(cè)直線，最后利用圖形計算里的點到直線距離檢測圓形到左側(cè)邊緣的距離。圖形計算工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用（11）利用圖形計算工具，調(diào)用之前圓弧工具檢測的下圓圓心與直線工具的檢測的下方直線，最后利用圖形計算里的點到直線距離檢測圓形到下側(cè)邊緣的距離。圖形計算工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用（12）利用圖形計算工具，調(diào)用之前檢測的兩圓圓心位置，得出圓心距。圖形計算工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用（13）利用圖形計算工具，調(diào)用之前檢測的上圓圓心位置與矩形中心位置，得出中心距。圖形計算工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例軟件應用（14）利用圖形計算工具，調(diào)用之前檢測的下圓圓心位置與矩形中心位置，得出中心距。圖形計算工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例結(jié)果數(shù)據(jù)輸出（1）建立通訊聯(lián)機①首先打開工具箱，添加一個網(wǎng)絡TCP服務端工具到任務1里；②雙擊打開TCP服務端T011工具，設置指定IP為127.0.0.1，端口號為54600；③啟用開始監(jiān)聽，如果還未連接上，監(jiān)聽欄顯示黃色；如果通訊已經(jīng)連接，則監(jiān)聽欄顯示綠色，如圖所示；TCP服務端工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例結(jié)果數(shù)據(jù)輸出（2）讀取通訊指令進行任務觸發(fā)①分別在工具箱中依次添加接收文本工具，用來接收TCP服務端/TCP客戶端/串口COM等通訊工具中傳輸過來的通訊指令，如圖11.18所示；接收文本工具設置圖第二節(jié)手機攝像頭底座金屬框尺寸測量應用案例結(jié)果數(shù)據(jù)輸出②再添加條件執(zhí)行工具，判斷接收的數(shù)據(jù)需要執(zhí)行哪個程序任務（如任務2/3/4/5/6/7/8/9……等），如圖所示；條件執(zhí)行工具設置圖第