机器视觉技术及其应用综述.pdf

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1、科普园地机器视觉技术及其应用综述文献标识码B文章编号10030492(2002)03005903中图分类号TP391机器视觉技术及其应用综述段峰王耀南雷晓峰吴立钊谭文1机器视觉概念强的通用性和可移植性(3)对机器视觉工程师来说不仅要具有研究机器视觉主要研究用计算机来模拟人的视觉功数学理论和编制计算机软件的能力更需要的是光能从客观事物的图像中提取信息进行处理并加以机电一体化的综合能力理解最终用于实际检测测量和控制一个典型(4)机器视觉更强调实时性要求高速度和高的工业机器视觉应用系统包括光源光学系统图精度因而计算机视觉和数字图像处

2、理中的许多技像捕捉系统图像数字化模块数字图像处理模块术目前还难以应用于机器视觉它们的发展速度远智能判断决策模块和机械控制执行模块如图1所远超过其在工业生产中的实际应用速度示首先采用CCD摄像机或其它图像拍摄装置将目2机器视觉的关键实用技术标转换成图像信号然后转变成数字化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2.1光源照明技术等信息进行各种运算来抽取目标的特征根据预在目前的机器视觉应用系统中好的光源与照设的容许度和其他条件输出判断结果明方案往往是整个系统成败的关键起着非常重要光学成图像捕图像采集智能图像处理的作用并不

3、是简单的照亮物体而已光源与照明被测像系统捉系统与数字化与决策模块目标方案的配合应尽可能地突出物体特征量在物体需控制执行模块要检测的部分与那些不重要部份之间应尽可能地产光源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图1典型工业机器视觉系统结构在机器视觉应用系统中一般使用透射光和反射值得一提的是广义的机器视觉的概念与计算光对于反射光情况应充分考虑光源和光学镜头的机视觉没有多大区别泛指使用计算机和数字图像相对位置物体表面的纹理物体的几何形状等要处理技术达到对客观事物图像的识别理解和控制素而工业

4、应用中的机器视觉概念与普通计算机视觉光源设备的选择必须符合所需的几何形状照模式识别数字图像处理有着明显区别其特点是明亮度均匀度发光的光谱特性也必须符合实际(1)机器视觉是一项综合技术其中包括数字的要求同时还要考虑光源的发光效率和使用寿命图像处理技术机械工程技术控制技术电光源表1列出了主要几种光源的相关特性照明技术光学成像技术传感器技术模拟与数表1各种光源对比字视频技术计算机软硬件技术人机接口技术等光源颜色寿命小时发光亮度特点这些技术在机器视觉中是并列关系相互协调应用卤素灯白色偏黄5000-7000很亮发热多较便宜才能构成一个成

5、功的工业机器视觉应用系统荧光灯白色偏绿5000-7000亮较便宜LED灯红黄绿白60000-100000较亮发热少固体能做(2)机器视觉更强调实用性要求能够适应工蓝成很多形状氙灯白色偏蓝3000-7000亮发热多持续光业生产中恶劣的环境要有合理的性价比要有通电致发光管由发光频率决定5000-7000较亮发热少较便宜用的工业接口能够由普通工作来操作有较高的其中LED光源凭借其诸多的优点在现代机器视容错能力和安全性不会破坏工业产品必须有较觉系统中得到越来越多的应用2.2光学镜头收稿日期20020121光学镜头相当于人眼的晶状体在机

6、器视觉系作者简介段峰1976男四川金堂人湖南大学在读统中非常重要镜头的种类按焦距可分为广角镜头硕士生主要从事计算机控制与计算机视觉等方向的研究自动化博览变频调速技术讲座培训班10月在京举办欢迎参加59机器视觉技术及其应用综述科普园地标准镜头长焦距镜头按动作方式可分为手动镜自成为一个智能图像采集与处理单元内部程序存头电动镜头按安装方式可分为普通安装镜头储器可存储图像处理算法并能使用PC机利用专隐蔽安装镜头按光圈可分为手动光圈自动光圈用组态软件编制各种算法下载到视觉传感器的程序按聚焦方式可分为手动聚焦电动聚焦自动聚焦存储器中视觉传

7、感器将PC的灵活性PLC的可靠按变焦倍数可分为2倍变焦6倍变焦10倍变焦性分布式网络技术结合在一起用这样的视觉传20倍变焦等镜头的主要性能指标有焦距光阑系感器和PLC可以更容易地构成机器视觉系统数倍率接口等2.3CCD摄像机目前CCD摄像机以其小巧可靠清晰度高等特点在商用与工业领域都得到了广泛地使用CCD摄像机按照其使用的CCD器件可以分为线阵式和面图2视觉传感器阵式两大类线阵CCD摄像机一次只能获得图像的3机器视觉应用实例一行信息被拍摄的物体必须以直线形式从摄像机前移过才能获得完整的图像它主要用于检测条机器视觉不会有人眼的疲

8、劳有着比人眼更高状筒状产品例如布匹钢板纸张等面阵摄的精度和速度借助红外线紫外线X射线超像机可以一次获得整幅图像的信息声波等高新探测技术机器视觉在探测不可视物体2.4图像采集卡和高危险场景时更具有其突出的优点机器视觉在基于PC机的机器视觉系统中图像采集卡是技术现已得到广泛的应用