傳感器與機器視覺 課件 第六章 機器視覺

傳感器與機器人視覺湖南鐵道職業(yè)技術學院楊利第六章機器視覺6.1概述 6.2機器視覺系統(tǒng)構(gòu)成6.3機器視覺軟件 6.4機器視覺檢測實驗 目

錄6.1概述

6.2機器視覺系統(tǒng)構(gòu)成6.3機器視覺軟件 6.4機器視覺檢測實驗 目

錄拍攝處理、顯示1、機器視覺定義2、機器視覺應用3、典型應用3、典型應用3、典型應用3、典型應用3、典型應用3、典型應用6.1概述 6.2機器視覺系統(tǒng)構(gòu)成6.3機器視覺軟件 6.4機器視覺檢測實驗 目

錄機器視覺：用機器代替人眼來做測量和判斷成像系統(tǒng)：包括工業(yè)相機、鏡頭、光源等相關設備。圖像處理系統(tǒng)：包括工業(yè)計算機以及相應的圖像處理軟件和顯示部分末端執(zhí)行機構(gòu)：包括PLC、機器人、氣泵等相關的執(zhí)行機構(gòu)。1、機器視覺系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字圖片處理結(jié)果2、系統(tǒng)工作過程真實世界成像系統(tǒng)：包括工業(yè)相機、鏡頭、光源等相關設備。圖像處理系統(tǒng)：包括工業(yè)計算機以及相應的圖像處理軟件和顯示部分末端執(zhí)行機構(gòu)：包括PLC、機器人、氣泵等相關的執(zhí)行機構(gòu)。3、關鍵器件及技術參數(shù)3.1光源光源是為確保視覺系統(tǒng)正常取像獲得足夠光信息而提供照明的裝置。和人的眼睛一樣，視覺系統(tǒng)看不到物體，只能看到從物體表面反射過來的光。光源的作用就是給物體提供光線，將被測物體與背景盡量明顯區(qū)分、將運動目標“凝固”在圖像上、增強待測目標邊緣清晰度、消除陰影、抵消噪光，以獲得高品質(zhì)、高對比度的圖像。3、關鍵器件及技術參數(shù)打光的形式3、關鍵器件及技術參數(shù)打光的形式3、關鍵器件及技術參數(shù)打光的形式光源的分類光源的分類3、關鍵器件及技術參數(shù)不同顏色的光源光源的顏色也對圖像的成像有影響。紅色光源照射不同顏色物體光源顏色適應范圍白色適用性光，亮度高，拍攝彩色圖像時使用較多紅色可以透過一些比較暗的物體，如底材黑色的透明軟板孔、綠色電路板的線路檢測綠色紅色背景產(chǎn)品、銀色背景產(chǎn)品藍色銀色背景產(chǎn)品（鈑金、車加工件等）、薄膜上的金屬印制品3、關鍵器件及技術參數(shù)3.2鏡頭3、關鍵器件及技術參數(shù)鏡頭的分類1、根據(jù)有效像場的大小劃分：1/3英寸攝像鏡頭、1/2英寸攝像鏡頭等；2、根據(jù)焦距劃分：分為變焦鏡頭和定焦鏡頭。變焦鏡頭有不同的變焦范圍；定焦鏡頭可分為魚眼鏡頭、短焦鏡頭、標準鏡頭、長焦鏡頭、超長焦鏡頭等多種型號。3、根據(jù)鏡頭和攝像機之間的接口分類：工業(yè)攝像機常用的有C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口等；除了常規(guī)的鏡頭外，工業(yè)視覺檢測系統(tǒng)中常用到的還有很多專用的鏡頭，如：微距鏡頭、遠距鏡頭、遠心鏡頭、紅外鏡頭、紫外鏡頭、顯微鏡頭等。3、關鍵器件及技術參數(shù)鏡頭的種類規(guī)格百萬像素（Megapixel）低畸變鏡頭微距（Macro）鏡頭廣角（wide-angle）鏡頭魚眼(Fisheye)鏡頭遠心(Telecentric)鏡頭顯微(Micro)鏡頭照片特點及應用最普通，種類最齊全，圖像畸變也較小，價格比較低，應用廣泛，一般是指成像比例為2:1～1:4的范圍內(nèi)的特殊設計的鏡頭。主要用于對檢測視角要求較寬，對圖形畸變要求較低的檢測場合?？捎糜诠艿阑蛉萜鞯膬?nèi)部檢測。主要是為糾正傳統(tǒng)鏡頭的視差而特殊設計的鏡頭，應用于被測物不在同一物面上一般成像比例大于2:1時也會選用顯微鏡頭3、關鍵器件及技術參數(shù)鏡頭的選擇依據(jù)----焦距3、關鍵器件及技術參數(shù)鏡頭的選擇依據(jù)----分辨率

分辨率就是在物體反差無限大的時候（就是所有物象在純白和純黑下）鏡頭記錄物體細節(jié)的能力，國際標準單位是

線對/毫米（lp/mm），表示在像平面1mm內(nèi)可以分辨開的黑白相間的線條對數(shù)。一般說的百萬象素級的鏡頭，分辨率為100線對/mm。影響分辨率的因素：鏡頭材質(zhì)，結(jié)構(gòu)和加工精度等；鏡頭光圈越大，分辨率越高；光波長度，波長越短分辨率越高；同檔次的固定焦距鏡頭比可變焦距鏡頭分辨率要高。對于已經(jīng)制造好的鏡頭，不能隨意改變鏡頭的直徑，但是可以通過在鏡頭內(nèi)部加入多邊形或者圓形并且面積可變的孔狀光柵來達到控制鏡頭進光量的目的，這個裝置就是光圈。光圈是相機上用來控制鏡頭孔徑大小的部件，用以控制景深、鏡頭成像質(zhì)量，同時可以和快門速度協(xié)同控制進光量。鏡頭的選擇依據(jù)----光圈3、關鍵器件及技術參數(shù)鏡頭的選擇依據(jù)----視野或者叫視場角，圖像采集設備所能覆蓋的范圍。即物體在某一方向上可被檢測到的區(qū)域。從鏡頭前端到被測物體表面的距離，小于最小工作距離系統(tǒng)一般不能清晰成像。鏡頭的選擇依據(jù)----工作距離

以鏡頭最佳聚焦時的物平面為中心，前后存在一個范圍，在此范圍內(nèi)鏡頭都可以清晰成像。景深通常由物距、鏡頭焦距以及光圈值所決定。景深與焦距，光圈大小等的關系：光圈越小景深越大；拍攝距離越大景深越大；焦距越短景深越大。鏡頭的選擇依據(jù)----景深3、關鍵器件及技術參數(shù)鏡頭的調(diào)節(jié)3、關鍵器件及技術參數(shù)3.3工業(yè)相機智能化一體相機：內(nèi)含CCD/CMOS傳感器；內(nèi)嵌數(shù)字圖像處理（DSP）芯片，能脫機運行。CCD和CMOS都是典型的固態(tài)圖像傳感器，都是利用光敏單元的光電轉(zhuǎn)換功能將投射到光敏單元的光學圖像轉(zhuǎn)換成電信號“圖像”3、關鍵器件及技術參數(shù)30：像素；M是黑白；C是彩色水平方向上有640個像素點，垂直方向上有480個像素點1/3:CCD鏡頭的尺寸，越大感光面積越大像素的大小是沒有固定長度的，不同設備上一個單位像素色塊的大小是不一樣的3.3工業(yè)相機3、關鍵器件及技術參數(shù)3.1工業(yè)相機分逐行掃描和隔行掃描分全局曝光和卷簾曝光每秒顯示幀數(shù)，即每秒更新圖像的頻率3、關鍵器件及技術參數(shù)

3.4視覺系統(tǒng)分類：3、關鍵器件及技術參數(shù)

3.4視覺系統(tǒng)分類：3、關鍵器件及技術參數(shù)

3.4視覺系統(tǒng)分類：3、關鍵器件及技術參數(shù)

3.4視覺系統(tǒng)分類：3、關鍵器件及技術參數(shù)

3.4視覺系統(tǒng)分類：3D系統(tǒng)3D機器視覺系統(tǒng)通常由多臺相機或者一臺或多臺激光位移傳感器組成。在機器人引導應用中，由多臺相