小零件外觀自動(dòng)視覺檢測設(shè)備

螺絲螺母/彈簧/磁芯/O型圈等小零件外觀檢測機(jī)的愿景是用機(jī)器代替人眼進(jìn)行測量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品（即圖像捕捉裝置，分為CMOS和CCD）將捕捉到的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，送到專用的圖像處理系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換的依據(jù)是關(guān)于像素分布和信息，如亮度和顏色。數(shù)字信號；成像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算，提取目標(biāo)特征，然后根據(jù)判別結(jié)果控制設(shè)備在現(xiàn)場的動(dòng)作。

概述

機(jī)器視覺

機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的靈活性和自動(dòng)化程度。在一些不適合人工操作的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，常采用機(jī)器視覺代替人工視覺；同時(shí)，在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)過程中，人工目測產(chǎn)品質(zhì)量效率低下且不準(zhǔn)確。，使用機(jī)器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)自動(dòng)化程度。而且機(jī)器視覺容易實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。正是因?yàn)闄C(jī)器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息自動(dòng)測量設(shè)備，易于自動(dòng)加工，也易于與設(shè)計(jì)信息和加工控制信息集成。因此，在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，人們廣泛使用機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行工作狀態(tài)監(jiān)測、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。

典型的工業(yè)機(jī)器視覺系統(tǒng)包括：光源、鏡頭、攝像頭（包括CCD攝像頭和COMS攝像頭）、圖像處理單元（或圖像采集卡）、圖像處理軟件、監(jiān)視器、通信/輸入輸出單元等。

系統(tǒng)可進(jìn)一步分為：主機(jī)、圖像采集卡和圖像處理器、攝像頭、CCT鏡頭、顯微鏡、照明設(shè)備、鹵素光源、LED光源、高頻熒光光源、閃光燈光源、其他特殊光源、圖像顯示、LC機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)、PLC、PC-Base控制器、精密工作臺(tái)、伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)等。

工作準(zhǔn)則

機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)使用CCD攝像頭將檢測到的目標(biāo)轉(zhuǎn)化為圖像信號，發(fā)送到專用的圖像處理系統(tǒng)。根據(jù)像素分布、亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。圖像處理系統(tǒng)對這些信號執(zhí)行各種操作。提取目標(biāo)的面積、數(shù)量、位置、長度等特征，并根據(jù)預(yù)設(shè)的公差等條件輸出結(jié)果，包括大小、角度、數(shù)量、合格/不合格、是/否等，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別功能。

機(jī)器視覺系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)

光照是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。由于沒有通用的機(jī)器視覺照明設(shè)備，針對每個(gè)具體的應(yīng)用實(shí)例，應(yīng)選擇相應(yīng)的照明設(shè)備，以達(dá)到最佳效果。光源可分為可見光和不可見光。幾種常用的可見光源是白旗燈、熒光燈、汞燈和鈉燈?？梢姽獾娜秉c(diǎn)是光能不能保持穩(wěn)定。如何在一定程度上保持光能穩(wěn)定，是實(shí)際應(yīng)用過程中亟待解決的問題。

另一方面，環(huán)境光可能會(huì)影響圖像的質(zhì)量自動(dòng)測量設(shè)備，因此可以使用保護(hù)屏來減少環(huán)境光的影響。照明系統(tǒng)按其照明方式可分為背光照明、前向照明、結(jié)構(gòu)光和頻閃照明。其中，背光是將被測物體置于光源和相機(jī)之間，其優(yōu)點(diǎn)是可以獲得高對比度的圖像。前向照明是光源和攝像頭位于被測物體的同一側(cè)，安裝方便。結(jié)構(gòu)光照明是將光柵或線光源投射到被測物體上，根據(jù)它們產(chǎn)生的畸變對被測物體的三維信息進(jìn)行解調(diào)。

鏡頭

FOV（Field Of Vision）=所需分辨率*子像素*相機(jī)尺寸/PRTM（零件測量公差比）鏡頭選擇應(yīng)注意：①焦距②目標(biāo)高度③圖像高度④放大倍率⑤圖像到目標(biāo)的距離⑥中心點(diǎn)/節(jié)點(diǎn)⑦畸變

相機(jī)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不同，可分為：標(biāo)準(zhǔn)分辨率數(shù)碼相機(jī)和模擬相機(jī)。應(yīng)根據(jù)不同的實(shí)際應(yīng)用選擇不同的相機(jī)和高分辨率相機(jī)：線掃描CCD和面陣CCD；單色相機(jī)和彩色相機(jī)。

圖像采集卡

圖像采集卡只是一個(gè)完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，卻起著非常重要的作用。圖像采集卡直接決定了相機(jī)的接口：黑白、彩色、模擬、數(shù)字等。

比較典型的是PCI或AGP兼容的采集卡，可以將圖像快速傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)存中進(jìn)行處理。一些采集卡具有內(nèi)置的多路復(fù)用器。比如你可以連接8個(gè)不同的攝像頭，然后告訴采集卡使用哪個(gè)攝像頭捕捉到的信息。一些采集卡有一個(gè)內(nèi)置的數(shù)字輸入來觸發(fā)采集卡進(jìn)行采集。當(dāng)采集卡采集圖像時(shí)，數(shù)字輸出端口觸發(fā)門。

視覺處理器

視覺處理器集成了采集卡和處理器。過去，當(dāng)計(jì)算機(jī)速度較慢時(shí)，視覺處理器被用來加速視覺處理任務(wù)?，F(xiàn)在因?yàn)椴杉梢钥焖賹D像傳輸?shù)絻?nèi)存中，而且電腦速度快了很多，所以現(xiàn)在用的視覺處理器少了。

應(yīng)用領(lǐng)域

機(jī)器視覺的應(yīng)用主要包括檢測和機(jī)器人視覺兩個(gè)方面：

1. 檢測：可分為高精度定量檢測（如顯微照片中的細(xì)胞分類、機(jī)械零件的尺寸和位置測量）和無需測量儀器的定性或半定量檢測（如產(chǎn)品外觀檢查、裝配線上的零件識(shí)別和定位、缺陷檢測和裝配完整性檢測）。

2. 機(jī)器人視覺：用于在大范圍內(nèi)引導(dǎo)機(jī)器人的操作和動(dòng)作，例如從料斗送來的一堆雜亂的工件中揀取工件，并按一定方向放置在傳送帶或其他設(shè)備上（即，料斗采摘）?；卮饐栴}）。對于小范圍內(nèi)的操作和動(dòng)作，還需要觸覺感知技術(shù)。

除此之外還有：

（1）自動(dòng)光學(xué)檢測（2）人臉檢測（3）無人駕駛汽車。）

機(jī)器視覺功能

1. 相機(jī)的拍攝速度與被測物體的速度自動(dòng)匹配，捕捉理想的圖像；

2.零件的尺寸范圍從4mm到12mm，厚度可以不同；

3. 系統(tǒng)根據(jù)操作者選擇不同尺寸的工件，調(diào)用相應(yīng)的視覺程序進(jìn)行尺寸檢測，并輸出結(jié)果；

4.對于不同尺寸的零件，分揀裝置和輸送裝置可以精確調(diào)整料道寬度，使零件在固定路徑上移動(dòng)并進(jìn)行目檢；

5.機(jī)器視覺系統(tǒng)分辨率可達(dá)1600×1200，動(dòng)態(tài)檢測精度可達(dá)0.02mm；

6.廢品漏檢率為0；

7.本系統(tǒng)可以通過顯示圖像的方式監(jiān)控檢測過程，也可以通過界面顯示的檢測數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)查看檢測結(jié)果；

8. 具有及時(shí)準(zhǔn)確的錯(cuò)誤工件剔除控制信號和廢品剔除功能；

9. 系統(tǒng)可自檢其主要設(shè)備狀態(tài)是否正常，配備狀態(tài)指示燈；同時(shí)可以為系統(tǒng)維護(hù)人員和用戶設(shè)置不同的操作權(quán)限；

10.檢測畫面實(shí)時(shí)顯示，中文界面，可以瀏覽最后幾張不合格產(chǎn)品的圖像，并具有實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和查看錯(cuò)誤工件圖像的功能；

11.可以生成錯(cuò)誤結(jié)果信息文件，包括對應(yīng)的錯(cuò)誤圖像，可以打印出來。

應(yīng)用

1. 基于機(jī)器視覺的儀表板裝配智能集成測試系統(tǒng)

EQ140-II汽車儀表板總成是我國某汽車公司生產(chǎn)的儀表產(chǎn)品。儀表盤配有車速表、水溫表、汽油表、電流表、信號警示燈等，生產(chǎn)批量大，出廠前需要做一次。最終質(zhì)量檢驗(yàn)。檢測項(xiàng)目包括：檢測車速表等五個(gè)儀表指針的示值誤差；檢測24個(gè)信號警示燈和9個(gè)照明燈是否損壞或缺失。一般采用人工目檢進(jìn)行檢測，誤差大，可靠性差，不能滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的需要?；跈C(jī)器視覺的智能綜合測試系統(tǒng)改變了這一現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了智能化、全自動(dòng)、對儀表板總成進(jìn)行高精度、快速的質(zhì)量檢測，克服人工檢測帶來的各種誤差，大大提高了檢測效率。高效的。

2. 金屬板表面自動(dòng)損傷控制系統(tǒng)

大型電力變壓器線圈、扁線收音機(jī)、蒙皮等金屬板材的表面質(zhì)量要求很高，而原來采用人工目檢或百分表加控制針的檢測方法不僅容易受到主觀因素的影響，但也可能會(huì)在被測表面上劃出新的劃痕。

金屬板表面自動(dòng)探傷系統(tǒng)采用機(jī)器視覺技術(shù)對金屬表面缺陷進(jìn)行自動(dòng)檢測，在生產(chǎn)過程中進(jìn)行高速、準(zhǔn)確的檢測。同時(shí)，由于非連接角度測量，避免了新劃痕的可能。工作原理圖如圖8-6所示；在該系統(tǒng)中，以激光為光源，激光束周圍的雜散光通過針孔濾光片過濾，擴(kuò)束鏡和準(zhǔn)直器使激光束成為平行光并均勻照射金屬板表面以以 45 度的入射角進(jìn)行檢查。金屬板放在檢查臺(tái)上。檢測臺(tái)可在X、Y、Z三個(gè)方向移動(dòng)。相機(jī)采用TCD142D型2048線陳CCD，鏡頭采用普通相機(jī)鏡頭。CCD接口電路采用單片機(jī)系統(tǒng)。上位機(jī)主要完成圖像預(yù)處理和缺陷分類或劃痕深度計(jì)算等，并可將檢測到的缺陷或劃痕圖像顯示在顯示器上。CCD接口電路與PC機(jī)通過RS-232口雙向通訊，結(jié)合異步A/D轉(zhuǎn)換方式，構(gòu)成人機(jī)交互數(shù)據(jù)采集與處理。并可在顯示器上顯示檢測到的缺陷或劃痕圖像。CCD接口電路與PC機(jī)通過RS-232口雙向通訊，結(jié)合異步A/D轉(zhuǎn)換方式，構(gòu)成人機(jī)交互數(shù)據(jù)采集與處理。并可在顯示器上顯示檢測到的缺陷或劃痕圖像。CCD接口電路與PC機(jī)通過RS-232口雙向通訊，結(jié)合異步A/D轉(zhuǎn)換方式，構(gòu)成人機(jī)交互數(shù)據(jù)采集與處理。

3. 螺釘和螺母的目視檢查

影像篩選系統(tǒng)采用高分辨率攝像頭獲取被檢物體的影像，再通過產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略裝置和公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的軟件系統(tǒng)，對影像與尺寸的關(guān)系進(jìn)行比對，從而使低成本、高效率、自成一體的檢測操作。在我看來，使用該系統(tǒng)可以減少繁瑣費(fèi)力的人工操作，減少人為檢測錯(cuò)誤，大大提高產(chǎn)品出貨質(zhì)量，增加公司的外部競爭力。如果將該系統(tǒng)進(jìn)一步應(yīng)用到生產(chǎn)控制過程中，在生產(chǎn)線生產(chǎn)的同時(shí)，可以監(jiān)控生產(chǎn)線產(chǎn)品的質(zhì)量，不僅可以減少原材料的浪費(fèi)，還能進(jìn)一步有效控制生產(chǎn)時(shí)間。這樣的做法對于螺絲制造行業(yè)，乃至相關(guān)的五金配件行業(yè)，在人力、物力、有形和無形資源的節(jié)約上都有很大的幫助。因此，該系統(tǒng)可以看作是螺絲行業(yè)降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、增加公司競爭力的一套工具。

螺絲篩分機(jī)適用范圍及作用：1.頭寬、高度2.頭套檢測3.齒底直徑4.齒外徑5.齒距6.螺絲內(nèi)徑7.交叉深度8.斜螺紋、搓牙螺紋9.同心度10、螺絲長度11、頭部形狀、文字12、斷針、塞孔13、螺絲彎曲14、尾形15、有無電鍍16、真圓度17、頭裂18、 有沒有毛刺。

4. 紙幣印刷質(zhì)量檢測系統(tǒng)

該系統(tǒng)利用圖像處理技術(shù)，對鈔票生產(chǎn)線上的20多種鈔票特征（號碼、盲文、顏色、圖案等）進(jìn)行對比分析，檢測鈔票的質(zhì)量，取代傳統(tǒng)的人眼識(shí)別方法。

6.冶金分析

金相圖像分析系統(tǒng)可以準(zhǔn)確、客觀地分析金屬或其他材料的基體結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)含量、組織成分，為產(chǎn)品質(zhì)量提供可靠依據(jù)。

7. 醫(yī)學(xué)影像分析

血細(xì)胞自動(dòng)分類計(jì)數(shù)、染色體分析、癌細(xì)胞識(shí)別等。

9. 硬件的平行度和垂直度測量

一種采用激光掃描和CCD檢測系統(tǒng)的大型工件平行度和垂直度測量儀，以穩(wěn)定的準(zhǔn)直激光束為測量基線，配備旋轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)五角棱鏡掃出平行或垂直參考飛機(jī)。將其與被測大型工件的面進(jìn)行比較。在加工或安裝大型工件時(shí)，誤差檢測器可用于測量表面之間的平行度和垂直度。

10.鋼筋外形尺寸檢測裝置

采用頻閃光作為照明光源，采用面陣和線陣CCD作為鋼筋輪廓尺寸的檢測器。利用金屬表面裂紋測量實(shí)現(xiàn)熱軋鋼筋幾何參數(shù)在線測量的動(dòng)態(tài)檢測系統(tǒng)。

11.軸承實(shí)時(shí)監(jiān)控

視覺技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測軸承的負(fù)載和溫度變化，消除過載和過熱的危險(xiǎn)。傳統(tǒng)的被動(dòng)測量，通過測量球體表面來保證加工質(zhì)量和安全操作，變成了主動(dòng)監(jiān)測。返回搜狐查看更多