分享：機器視覺實際應用案例

在前幾篇的機器視覺文章中，小編跟大家分享了機器視覺的基礎知識、工作原理、鏡頭等資料，今天我們來聊一聊機器視覺的實際應用案例。

機器視覺易於實現信息集成，是實現計算機集成製造的基礎技術，也正因為機器視覺系統可以快速獲取大量信息，而且易於自動處理，也易於同設計就信息以及加工控制信息集成，因此，在現代自動化生產過程中，人們將機器視覺系統廣泛地應用於工況監視、成品檢驗和質量控制等領域。

機器視覺的應用主要有檢測和機器人視覺兩個方面：

1.檢測：又可分為高精度定量檢測（例如顯微照片的細胞分類、機械零部件的尺寸和位置測量）和不用量器的定性或半定量檢測（例如產品的外觀檢查、裝配線上的零部件識別定位、缺陷性檢測與裝配完全性檢測）。

2.機器人視覺：用於指引機器人在大範圍內的操作和行動，如從料斗送出的雜亂工件堆中揀取工件並按一定的方位放在傳輸帶或其他設備上（即料斗揀取問題）。至於小範圍內的操作和行動，還需要藉助於觸覺感測技術。

此外還有：（1）自動光學檢查（2）人臉偵測（3）無人駕駛汽車

機器視覺特性

1.攝像機的拍照速度自動與被測物的速度相匹配，拍攝到理想的圖像；

2.零件的尺寸範圍為2.4mm到12mm，厚度可以不同；

3.系統根據操作者選擇不同尺寸的工件，調用相應視覺程序進行尺寸檢測，並輸出結果；

4.針對不同尺寸的零件，排序裝置和輸送裝置可以精確調整料道的寬度，使零件在固定路徑上運動並進行視覺檢測；

5.機器視覺系統解析度達到1600×1200，動態檢測精度可以達到0.02mm；

6.廢品漏檢率為；

7.本系統可通過顯示圖像監視檢測過程，也可通過界面顯示的檢測數據動態查看檢測結果；

8.具有對錯誤工件及時準確發出剔除控制信號、剔除廢品的功能；

9.系統能夠自檢其主要設備的狀態是否正常，配有狀態指示燈；同時能夠設置系統維護人員、使用人員不同的操作許可權；

10.實時顯示檢測畫面，中文界面，可以瀏覽最近幾次不合格品的圖像，具有能夠存儲和實時察看錯誤工件圖像的功能；

11.能生成錯誤結果信息文件，包含對應的錯誤圖像，並能列印輸出。

應用實例

1.基於機器視覺的儀錶板總成智能集成測試系統

EQ140-II汽車儀錶板總成是我國某汽車公司生產的儀錶產品，儀錶板上安裝有速度里程錶、水溫表、汽油表、電流表、信號報警燈等，其生產批量大，出廠前需要進行一次質量終檢。

檢測項目包括：檢測速度表等五個儀錶指針的指示誤差；檢測24個信號報警燈和若干照明9燈是否損壞或漏裝。一般採用人工目測方法檢查，誤差大，可靠性差，不能滿足自動化生產的需要。

基於機器視覺的智能集成測試系統，改變了這種現狀，實現了對儀錶板總成智能化、全自動、高精度、 快速質量檢測，克服了人工檢測所造成的各種誤差，大大提高了檢測效率。

整個系統分為四個部分：為儀錶板提供模擬信號源的集成化多路標準信號源、具有圖像信息反饋定位的雙坐標CNC系統、攝像機圖像獲取系統和主從機平行處理系統。

2.金屬板表面自動控傷系統

金屬板如大型電力變壓器線圈扁平線收音機朦朧皮等的表面質量都有很高的要求，但原始的採用人工目視或用百分表加控針的檢測方法不僅易受主觀因素的影響，而且可能會繪被測表面帶來新的劃傷。

金屬板表面自動探傷系統利用機器視覺技術對金屬表面缺陷進行自動檢查，在生產過程中高速、準確地進行檢測，同時由於採用非接角式測量，避免了產生新劃傷的可能。

在此系統中，採用激光器作為光源，通過針孔濾波器濾除激光束周圍的雜散光，擴 束鏡和準直鏡使激光束變為平行光並以45度的入射角均勻照明被檢查的金屬板表面。金屬板放在檢驗台上。

檢驗台可在X、Y、Z三個方向上移動，攝像機採用TCD142D型2048線陳CCD，鏡頭採用普通照相機鏡頭。

CCD介面電路採用單片機系統。主機PC機主要完成圖像預處理及缺陷的分類或劃痕的深度運 算等，並可將檢測到的缺陷或劃痕圖像在顯示器上顯示。

CCD介面電路和PC機之間通過RS-232口進行雙向通訊，結合非同步A/D轉換方式，構成人機交互 式的數據採集與處理。

該系統主要利用線陣CCD的自掃描特性與被檢查鋼板X方向的移動相結合，取得金屬板表面的三維圖像信息。

3.汽車車身檢測系統

英國ROVER汽車公司800系列汽車車身輪廓尺寸精度的100%在線檢測，是機器視覺系統用於工業檢測中的一個較為典型的例子，該系統由62個測量 單元組成，每個測量單元包括一台激光器和一個CCD攝像機，用以檢測車身外殼上288個測量點。汽車車身置於測量框架下，通過軟體校準車身的精確位置。

測量單元的校準將會影響檢測精度，因而受到特別重視。每個激光器/攝像機單元均在離線狀態下經過校準。同時還有一個在離線狀態下用三坐標測量機校準過的校準裝置，可對攝像頂進行在線校準。

檢測系統以每40秒檢測一個車身的速度，檢測三種類型的車身。系統將檢測結果與人、從CAD模型中撮出來的合格尺寸相比較，測量精度為±0.1mm。 ROVER的質量檢測人員用該系統來判別關鍵部分的尺寸一致性，如車身整體外型、門、玻璃窗口等。實踐證明，該系統是成功的，並將用於ROVER公司其 它系統列汽車的車身檢測。

4.紙幣印刷質量檢測系統：

該系統利用圖像處理技術，通過對紙幣生產流水線上的紙幣20多項特徵（號碼、盲文、顏色、圖案等）進行比較分析，檢測紙幣的質量，替代傳統的人眼辨別的方法。

5.智能交通管理系統：

通過在交通要道放置攝像頭，當有違章車輛（如闖紅燈）時，攝像頭將車輛的牌照拍攝下來，傳輸給中央管理系統，系統利用圖像處理技術，對拍攝的圖片進行分析，提取出車牌號，存儲在資料庫中，可以供管理人員進行檢索。

6.金相分析：

金相圖象分析系統能對金屬或其它材料的基體組織、雜質含量、組織成分等進行精確、客觀地分析，為產品質量提供可靠的依據。

7.醫療圖像分析：

血液細胞自動分類計數、染色體分析、癌症細胞識別等。

8.瓶裝啤酒生產流水線檢測系統：

可以檢測啤酒是否達到標準的容量、啤酒標籤是否完整

9.大型工件平行度、垂直度測量儀：

採用激光掃描與CCD探測系統的大型工件平行度、垂直度測量儀，它以穩定的準直激光束為測量基線，配以迴轉軸系，旋轉五角 標稜鏡掃出互相平行或垂直的基準平面，將其與被測大型工件的各面進行比較。在加工或安裝大型工件時，可用該認錯器測量面間的平行度及垂直度。

10.螺紋鋼外形輪廓尺寸的探測器件：

以頻閃光作為照明光源，利用面陳和線陳CCD作為螺紋鋼外形輪廓尺寸的探測器件，實現熱軋螺紋鋼幾何參數在線測量的動態檢測系統。

11.軸承實時監控：

視覺技術實時監控軸承的負載和溫度變化，消除過載和過熱的危險。將傳統上通過測量滾珠表面保證加工質量和安全操作的被動式測量變為主動式監控。

12.金屬表面的裂紋測量：

用微波作為信號源，根據微波發生器發出不同波濤率的方波，測量金屬表面的裂紋，微波的波的頻率越高，可測的裂紋越狹小。

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