机器视觉检测系统 .pdfVIP

工作原理：

机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送

给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，

图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、

长度，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格

/不合格、有/无等，实现自动识别功能。

①工业相机与工业镜头——这部分属于成像器件，通常的视觉系统都是由一套或

者多套这样的成像系统组成，如果有多路相机，可能由图像卡切换来获取图像数

据，也可能由同步控制同时获取多相机通道的数据。根据应用的需要相机可能是

输出标准的单色视频（RS-170/CCIR）、复合信号（Y/C）、RGB信号，也可

能是非标准的逐行扫描信号、线扫描信号、高分辨率信号等。

②光源——作为辅助成像器件，对成像质量的好坏往往能起到至关重要的作

用，各种形状的LED灯、高频荧光灯、光纤卤素灯等都容易得到。

③传感器——通常以光纤开关、接近开关等的形式出现，用以判断被测对象

的位置和状态，告知图像传感器进行正确的采集。

④图像采集卡——通常以插入卡的形式安装在PC中，图像采集卡的主要工

作是把相机输出的图像输送给电脑主机。它将来自相机的模拟或数字信号转换成

一定格式的图像数据流，同时它可以控制相机的一些参数，比如触发信号，曝光

/积分时间，快门速度等。图像采集卡通常有不同的硬件结构以针对不同类型的

相机，同时也有不同的总线形式，比如PCI、PCI64、CompactPCI，PC104，

ISA等。

⑤PC平台——电脑是一个PC式视觉系统的核心，在这里完成图像数据的

处理和绝大部分的控制逻辑，对于检测类型的应用，通常都需要较高频率的

CPU，这样可以减少处理的时间。同时，为了减少工业现场电磁、振动、灰尘、

温度等的干扰，必须选择工业级的电脑。

⑥视觉处理软件——机器视觉软件用来完成输入的图像数据的处理，然后通

过一定的运算得出结果，这个输出的结果可能是PASS/FAIL信号、坐标位置、

字符串等。常见的机器视觉软件以C/C++图像库，ActiveX控件，图形式编程环

境等形式出现，可以是专用功能的（比如仅仅用于LCD检测，BGA检测，模版

对准等），也可以是通用目的的（包括定位、测量、条码/字符识别、斑点检测

等）。

⑦控制单元（包含I/O、运动控制、电平转化单元等）——一旦视觉软件完

成图像分析（除非仅用于监控），紧接着需要和外部单元进行通信以完成对生产

过程的控制。简单的控制可以直接利用部分图像采集卡自带的I/O，相对复杂的

逻辑/运动控制则必须依靠附加可编程逻辑控制单元/运动控制卡来实现必要的动

作。

一个完整的机器视觉系统的主要工作过程如下：

1、工件定位检测器探测到物体已经运动至接近摄像系统的视野中心，向图

像采集部分发送触发脉冲。

2、图像采集部分按照事先设定的程序和延时，分别向摄像机和照明系统发

出启动脉冲。

3、摄像机停止目前的扫描，重新开始新的一帧扫描，或者摄像机在启动脉

冲来到之前处于等待状态，启动脉冲到来后启动一帧扫描。

4、摄像机开始新的一帧扫描之前打开曝光机构，曝光时间可以事先设定。

5、另一个启动脉冲打开灯光照明，灯光的开启时间应该与摄像机的曝光时

间匹配。

6、摄像机曝光后，正式开始一帧图像的扫描和输出。

7、图像采集部分接收模拟视频信号通过A/D将其数字化，或者是直接接收

摄像机数字化后的数字视频数据。

8、图像采集部分将数字图像存放在处理器或计算机的内存中。

9、处理器对图像进行处理、分析、识别，获得测量结果或逻辑控制值。

10、处理结果控制流水线的动作、进行定位、纠正运动的误差等。

CCD是电荷耦合器件（chargecoupleddevice）的简称，它能够将光线变为电荷并将

电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的CCD相机元件，

以其构成的CCD相机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击之特性而被

广泛应用。

这里说的两大结构主要是分为硬件部分及软件部分

一、硬件部分

目前我国市场上的机器视觉系统可以分成两个种类：一种是基于PC的

机器进行视觉设计系统，另一个则是嵌入式机器通过视觉技术系统。基于

PC的机器视觉系统硬件设备包