机器视觉检测试验台架模块化设计【文献综述】

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1、毕业论文文献综述机械设计制造及其自动化机器视觉检测试验台架模块化设计1.机器视觉技术机器视觉技术是20世纪70年代在遥感图像处理和医学图像处理技术成功应用的基础上逐渐兴起的，并应用于多种领域。在我国，机器视觉仍属新兴行业，但是随着产业化的发展对机器视觉技术的需求必将呈上升趋势。机器视觉技术的出现极大的减轻了人工检测的压力，提高了产品的检测质量和检测速度，因而在工业生产等各个领域迅速得到了应用。同时，专业生产机器视觉产品及其集成系统的公司也纷纷成立并致力于机器视觉系统和部件的研究，经过多年的发展，机器视觉系统已经相当完善[1]

2、。1.1机器视觉技术的基本原理机器视觉主要用计算机来模拟人的视觉功能从客观事物的图像中提取息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。一个典型的工业机器视觉应用系统包括光源、光学系统、图像捕捉系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械执行模块，如图1[2]所示。首先采用摄像机获得被测目标的图像信号，然后通过A/D转换变成数字信号传送给专用的图像处理系统，根据像素分布、亮度和颜色等信息，进行各种运算来抽取目标的特征，然后再根据预设的判别准则输出判断结果，去控制驱动执行机构进行相应处理。机器视觉是一

3、项综合技术，其中包括数字图像处理技术、机械工程技术、控制技术、光源照明技术，光学成像技术、传感器技术、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术、人机接口技术等。机器视觉强调实用性，要求能够适应工业现场恶劣的环境，要有合理的性价比、通用的工业接口、较高的容错能力和安全性，并具有较强的通用性和可移植性。它更强调实时性，要求高速度和高精度。1.2机器视觉系统的工作过程和特点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，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

4、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

5、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。从上述的工作流程可以看出，机器视觉是一种比较复杂的系统.因为大多数系统监控对象都是运动物体，系统与运动物体的匹配和协调动作尤为重要，所以给系统各部分的动作时间和处理速度带来了严格的要求[3]。机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉；同时在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉

6、检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。正是由于机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。在中国，这种应用也在逐渐被认知，且带来最直接的反应就是国内对于机器视觉的需求将越来越多。2.机器视觉关键技术的发展现状在机器视觉系统中，关键技术有光源照明技术、光学镜头、摄像机、图像采集卡、图像处理卡和快速准确的执行机构等几个方

7、面。2.1光源在机器视觉应用系统中，好的光源与照明方案往往是整个系统成败的关键，起着非常重要的作用，它并不是简单的照亮物体而已。光源与照明方案的配合应尽可能地突出物体特征量，在物体需要检测的部分与那些不重要部份之间应尽可能地产生明显的区别，增加对比度；同时还应保证足够的整体亮度，物体位置的变化不应该影响成像的质量。在机器视觉应用系统中一般使用透射光和反射光。对于反射光情况应充分考虑光源和光学镜头的相对位置、物体表面的纹理，物体的几何形状、背景等要素。光源的选择必须符合所需的几何形状、照明亮度、均匀度、发光的光谱特性等，同时还

8、要考虑光源的发光效率和使用寿命。表1列出了几种主要光源的相关特性。在光源方面值得注意的是，LED光源因其显色性好，光谱范围宽，能覆盖可见光的整个范围，且发光强度高，稳定时间长，随着其制造工艺和技术的成熟，价格的降低，它必将得到越来越广泛的应用，成为图像领域新的亮点。还有高频荧光灯因其发光强