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机器视觉空瓶检测案例设计

2012-10-04 06:45
络遇
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1 引言

  机器视觉是利用光电成像系统采集被控目标的图像,经计算机或专用的图像处理模块进行数字处理,根据图像的像素分布、亮度和颜色等信息,进行尺寸、形状、颜色等的识别。这样,就把计算机的快速性、可重复性,与人眼视觉的高度智能化和抽象能力相结合,大大提高了生产的柔性和自动化程度。

2 机器视觉空瓶检测系统

  附图是基于pc的机器视觉系统在啤酒生产线上空瓶检测系统中的应用。该系统主要由相机、镜头、光源、图像采集卡、pc平台和控制单元等六部分组成,各个部分之间相互配合,最终完成对酒瓶的质量检测和剔除。下面以附图为例,对各个组成部分的功能和选型进行介绍。

  2.1 相机

  在选择相机时,主要有以下几个方面的问题要考虑:

  (1) 相机的扫描方式:相机按照扫描方式可以分为面扫描和线扫描相机。

  线扫描相机是指对物体进行行扫描的相机,线扫描相机又可分为隔行扫描和逐行扫描。线扫描相机适用于以下情况:对固定的物体做一维的测量;对象物体处于运动状态;需处理可旋转圆柱体的边缘图像;需要对象物体的高分辨率图像,而又要考虑价格因素等。线扫描相机的特点是运动平稳、速度跟踪精度高、光源强度要求高。目前,线扫描相机的分辨率已经达到几千线,检测速率也达到60桢/秒甚至更高。

  面扫描相机一次只能拍摄一副图像。由于面扫描相机的自身局限性,使其不适于动态目标连续无遗漏的高精度检测。但是,针对其工作原理,采用以下技术:选用桢传送或行间传送ccd;采用高速快门(电子快门);采用单场技术;选用高频光源等,是完全可以进行动态图像的实时采集的,完全可以满足工业在线检测的要求。

  (2)相机的颜色:工业相机按颜色可以分为黑白和彩色相机。其中,黑白相机比彩色相机的分辨率高,而且数据采集速度快。随着相机制造技术的不断发展,现在,彩色相机也越来越多的得到了应用。这是因为过去的彩色相机系统要由三台相机组成,这三台相机分别对应r(红色)、g(绿色)、b(蓝色)波长,而现在则出现了单ccd彩色相机。彩色相机可以提供更强的观察和区别能力,因此在医学、生物学以及一些工业过程控制方面发挥了重要作用。

  (3)相机的输出接口形式:相机输出接口形式有rs422、rs644、usb、ieee1394以及cameralink等,在选择图像处理卡时应注意其是否支持所选用相机的输出形式。

  2.2 镜头

  镜头的几个主要参数有:成像面,ccd感光片尺寸,焦距,视野,物距,景深和视角选择镜头时应考虑以下几个因素:

  (1)镜头的成像面与所用的ccd相机是否匹配。成像面与镜头本身的设计及生产有关。成像应该是越大越好。可是有些厂家的镜头由于设计或生产上达不到技术要求,成像面会较小。

  (2)确定镜头的焦距、物距和视野(这个主要是依据实际的工作或安装环境来确定)。这几个参数关系是:焦距越小,视角越大,最小物距越短,视野越大。以最常用的三种镜头(50mm,25mm,16mm)为例:50mm的镜头焦距是最大的,所以50mm镜头的视角就最小,而视野就最小,最小物距却是最远的;25mm的镜头焦距次之;16mm的镜头焦距则是最小的,所以16mm镜头的视角就最大,而视野也就最大,最小物距是最近的。

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