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基于机器视觉的检测系统

作者:Mark T.Hoske,CONTROL ENGINEERING 主编2007.01.23阅读 8316

  视觉系统可以快速、准确和高可重复性地自动完成诸如部件测量和检查的工作,这样就可以帮助制造商提高产品质量和生产力。视觉系统在制造过程中的每一步都可以生成有价值的监测数据,这同时也可以帮助控制工程师扩展过程诊断的功能。
  非接触式测量更加快捷
  机器视觉在质量控制上最普遍的应用就是测量。Cognex公司的In-Sight系列视觉传感器的市场销售部经理Bryan Boatner说,由于视觉系统测量部件特有的可以达到千分之一英寸的精度,使得它可以适用于很多从前需要采用接触式测量方法的应用场合。
  他说道:“制造商采用基于视觉的测量是有诸多原因的。速度是主要的一点。采用接触式测量,难以跟上高吞吐量的流水线的步伐,因此,传统地测量一般都是在产品抽检时完成。”相对应地www.cechina.cn,机器视觉系统就可以跟上上述生产流水线的步伐,每分钟可以完成上千次的测量,而且机器视觉系统还可以嵌入流水线系统中进行100%的监测。
  消除了物理接触,基于视觉的测量就可以“避免对零件的损伤并减少了对机械测量表面磨损和划痕的维护。最终,视觉系统可以测量某些不能用接触式方法测量的零件。”
;Boatner说道。
  Matrox Imaging公司的图像软件小组组长Arnaud Lina,赞同道:机器视觉为物理计量学提供了很多新的可能,如物体的精确测量。Dalsa公司数码图像小组的集成产品开发战略发展部主任Ben Dawson介绍了一些要点,有助于组建机器视觉测量系统以及一些其他的应用。

图1一些简单的工具-例如一把直尺、一台分光镜以及2倍的长焦镜头-能够帮助提高设置机器视觉的速度DMCInc公司的KenBrey说图解说…
图1:一些简单的工具-例如一把直尺、一台分光镜以及
2 倍的长焦镜头-能够帮助提高设置机器视觉的速度www.cechina.cn
DMCInc 公司的Ken Brey说。图解说明由Reed BusinessInformation
的TomRybarczyk 根据Brey 的照片整理提供。

  诊断功能
  Boatner说:除了测量,机器视觉还能为诊断提供一个有效数据采集工具,这些工具可以进行过程度量和分析数据走势。视觉系统可以为监控操作提供实时的图像,也可以将数字图像按时间标记存档,便于后期检索。
  Boatner举例说,在一个装罐流水线上,当瓶子经过摄像机时,它可以为每一个瓶子捕捉一幅图像,并将其与一系列标准参数对比,检查充满程度、瓶盖、密封程度和标签、外观和变形程度。当出现一个参数超标时,就发出信号提示此瓶需要被移至废物储存室。而且,这个可以通过设置系统www.cechina.cn,使之将次品瓶子的图像存储到一个数据库中用于分析。工程师们可以观察图像来进行根源分析,而不是再次从废物储存室里取样,再找到次品的来源。将次品图像存档以备后用的方法可以作为一种诊断工具使用,它有助于故障查找并减少停机时间。

图2将一个镜式分光计放置成45度来模仿散射同轴光源(DOAL)它可以与一个环形光源或一个集成的摄像头光源搭配使用将摄像头垂直于…
图2:将一个镜式分光计放置成45 度,来模仿散射同轴光
源(DOAL)。它可以与一个环形光源或一个集成的摄像头
光源搭配使用,将摄像头垂直于零件,确保图像质量。

  最优方法
  Boatner说,视觉产品逐渐被归为三种主要类别:视觉传感器(一般是独立的、低功耗的检测设备)、基于PC机的视觉系统(带有电源并且可以使用简单的图形化编程语言进行灵活的编程)、专家传感器(针对特定自动化问题的低功耗技术)。这三个类别的视觉产品都包括摄像头、处理器、图像分析软件、光源和网络互连功能。
  DMC系统集成公司技术主管Ken Brey建议道:共享一些机器视觉技术的方法和技巧有助于最终用户明白什么应该做什么不应该做。
  由以上所述,我们可以列出几种最优方法:很多器件是相互依赖的,所以这个列表不是严格排序的。例如,功能强大的软件可以补偿非最佳光源的不足;合理地使用镜头可以降低硬件的功耗。
  组建工具:每一个视觉系统搭建区域或者实验室里都应该有一系列的备用零件、镜头和其他组件,配合简单的机器视觉摄像头、光源和安装选项,工程师可以在这些材料中酌情选择,搭建视觉系统。Brey说一组合理的原材料大约要$300。
  搭建系统用附件:一个塑料标尺控制工程网版权所有,大约$2,就可以为前置光源后置光源来测量视野。摆放成45度角,聚焦在中间(而不是边缘),它可以测量景深(例如15mm长的标尺距离,除以1.41得到景深)。对于高放大倍数的应用场合,使用一个简单的价值$40的朗奇光栅,检查光学系统得失真。更换镜头并在最小视野下调整摄像头的位置。无需购买超过实际需要的摄像头,但需要花费时间对结果进行数学换算。
  搭建系统用附件:一组颜色滤镜,大约$150,可以减少环境光线的影响;滤除不同材料光波中的共同波长部分,进而增加对比度。
  搭建系统用附件:焦距扩展设备CONTROL ENGINEERING China版权所有,大约$95,可以通过使用一个2倍的焦距扩展设备仿真一个更长焦距的镜头,如将50mm的焦距变换为100mm的焦距或35mm的焦距变换为70mm。然而,这种使用方法的曝光时间将4倍于长焦距镜头搭配相应f制光圈的使用方法。





















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