机器视觉介绍汇编

1、机器(j q)视觉技术Machine Vision1主讲人：电 话：邮 箱：共四十页2引言(ynyn) 机器视觉介绍自动化设备(shbi)汽车工业消费品电子产品食品饮料/包装医药行业机器视觉处理速度快检测精度高非接触测量共四十页1 工业相机(xingj)-概述3工业相机(xingj)用于获取图像传感器选择传感器结构输出信号CCDCMOS面阵相机线阵相机数字相机模拟相机图像黑白相机彩色相机共四十页1.1 工业相机-接口(ji ku)/输出方式USB(USB2.0/USB3.0)IEEE 1394（Firewire）GigECameraLink模拟信号（BNC、S端子）：需要(xyo)图像采集卡(

2、PAL、NTSC等)。共四十页1.1 工业(gngy)相机-接口USBIEEE 1394GigECameraLink特点易用，价格低标准协议，易用，价格低，CPU占用最低标准协议，易用，价格低，传输距离远带宽高，抗干扰能力强，需采集卡速率/距离38MB/S，5M32-64MB/S 10M100MB/S 100M680MB/S，10M相机个数12763无限制1PAL25帧/秒，625线/场720X576NTSC30帧/秒，525线/场720X480共四十页1.1 工业(gngy)相机-接口共四十页1.2 工业(gngy)相机-CCD/CMOSCCDCMOSCCD：感光元件将光强转为电荷，形成电荷

3、包，在后驱脉冲作用下转移、放大输出(shch)图像信号。CMOS：将光敏感阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素随机访问的优点。共四十页1.2 工业(gngy)相机-CCD/CMOSCCD和CMOS优缺点抑噪能力强、灵敏度高、图像还原度高，低电压、低功耗高度集成、传输速度快、动态AOI、适用高分辨率、高速场合相对于CMOS耗电量大、工艺复杂、成本高抗干扰能力差，成像还原度差于CCD CCDCMOS共四十页1.3 工业(gngy)相机-传感器结构特性面阵相机感光单元按二维阵列排列每次拍摄对一个(y )面进行曝光成像传感器的结构特性线阵相机感光单元

4、排列是一维的每次曝光仅是一条线成像，随着物体和摄像机的相对运动，相机连续曝光形成一幅二维图像，适用于目标物体幅面较大或缺陷尺寸微小的场合共四十页1.4 工业(gngy)相机-分辨率和尺寸传感器传感器尺寸(ch cun)水平分辨率垂直分辨率尺寸通常以有效面积或对角线尺寸（英寸）表示1相机分辨率=水平分辨率X垂直分辨率11共四十页1.4 工业(gngy)相机-分辨率和尺寸对角线12/31/1.81/21/2.71/31/4有效面积12.89.68.86.67.185.326.44.85.273.964.83.63.62.7分辨率65949478258210347791392104016281236

5、 很显然，单个像素面积越小，单位面积内的像素数量就越多，摄像机的分辨率就越高，但是，随着像素面积的缩小，每个像素能够储存的电荷数量也随之减少(jinsho)，造成相机动态范围和感光度降低。因此，在分辨率允许的情况下，选择像素尺寸大的相机会有较大的动态范围和较高的感光度，但是随之而来产生的噪声也会加大。共四十页1.5 工业相机-像素时钟(shzhng)/最大行频/最大帧率 像素(xin s)时钟：CCD中像素输出的节拍； 最大行频：线阵相机每秒钟能够输出的最大行数； 最大帧率：面阵相机每秒钟能够采集并输出的最大帧数；像素时钟越高最大行频或者帧率越高，但是噪声也会加大，影响低照度环境下的性能共四十

6、页2 如何(rh)选择合适的工业相机 选择品牌帧率的选择分辨率的选择接口的选择黑白？彩色？面阵？线阵？CCD？CMOS？相机水平分辨率=拍摄视野水平尺寸(ch cun)/检测精度相机垂直分辨率=拍摄视野垂直尺寸/检测精度一般来讲，分辨率越高帧率越小共四十页3 镜头(jngtu)基础知识及选型 镜头的作用(zuyng)：集聚光线，使成像单元能获取清晰的影像结构，产生锐利的图像。 调节机构主要是光圈调节环和调焦环，接口主要由常见的C口、CS口。共四十页3.1 镜头相关(xinggun)参数 焦距 物距（工作(gngzu)距离） 视野（视场范围） 视场角 相对孔径 光圈数共四十页3.2 镜头(jng

7、tu)焦距 焦距：镜头光学(gungxu)后主点到焦点的距离。 由上图可以看出焦距越长成像也就越大。 常用的工业镜头：5mm，8mm，12mm，25mm，35mm， 50mm，75mm等等。共四十页3.3 光圈(gungqun) 光圈：镜头中可以改变中间(zhngjin)孔大小的机械装置。 图像的成像照度与光圈的直径D的平方成正比，于镜头的焦距成反比，D/f被称为镜头的相对通光孔径，他的倒数f/D就被成为光圈数，也叫F数，如果镜头的相对孔径是1:2，那么他的光圈就是F2.0； 相对孔径越小，则光圈数越大，在单位时间内的通光量也越大。共四十页3.4 景深(jngshn) 当镜头聚集于被测物表面时

8、，同一表面上的都能在CCD上清晰成像，这一表面前后一定范围内的景物也能清晰的成像，这个纵深(zngshn)范围就被称为景深。拍摄距离越远，景深越大，焦距越长，景深越小，光圈越大，景深越小。 共四十页3.5 视场角 当f一定时，市场角越大成像也就越大，当d一定时，焦距(jioj)越长，视场角就越少。共四十页3.6 工作(gngzu)波长光学镜头都是针对一定波长范围内的光波工作(gngzu)，自物面发出的光波，在此波长范围内的，能够通过镜头在像面上成一清晰像，而且能量衰减较小；而在此范围外的光波，则难以校正像差，成像质量差，分辨率低，而且能量衰减很大，甚至被光学介质材料所吸收，完全不能通过镜头。共

9、四十页3.6 分辨率定义：镜头在单位毫米内能够分辨开的黑白相同(xin tn)的条纹对数。分辨率为1/2d，单位(dnwi)为lp/mm (线对/毫米)理想镜头的分辨率完全由相对孔径所决定，相对孔径越大，F越小，分辨率就越高。共四十页3.7 镜头(jngtu)产生的畸变 镜头一般用于聚集光线，让足够多的光线能够收敛聚焦到投影点上，这就必须使用大面积且弯曲的透镜，透镜可以聚集足够多的光线到某一点(y din)上，使图像的生成更加迅速，但是其代价就是引入畸变 。解决办法： 1、采用摄像机标定； 2、采用远心镜头；共四十页3.8 如何选择(xunz)合适的镜头 远心镜头接口（C/CS）有时需要转接环

10、焦距的选择共四十页4 照明(zhomng)系统作用：以合适(hsh)的方式将光线投射到被测物上，突出待测特征部分的对比度。性能白炽灯氙灯LED光源寿命（kh）5-7约1-360-100响应速度慢慢快亮度较亮亮可调特性发热严重、寿命短、易老化、能量转换率低价格便宜、照明面积大、光谱分布不均匀、寿命短寿命长、相应速度快、几乎无老化、功耗小、发热小共四十页4.1 照明(zhomng)方式共四十页4.2 照明(zhomng)方式共四十页4.3 照明(zhomng)方式作用：去除照明(zhomng)产生的泛光共四十页4.4 照明(zhomng)方式光线(gungxin)控制薄膜：将散射光转为 平行光。共

11、四十页条形光：常用语45度角正向照明，是一种尺寸检测，外观检测经常(jngchng)用的一种照明方式4.5 条形(tio xn)光共四十页4.6 同轴光同轴光：照明更加(gnji)均匀，提高机器视觉检测的准确性和重现性。共四十页4.7 环形(hun xn)LED光源环形光：直接照射，是一种(y zhn)低成本，易于集成的解决方案。共四十页4.8 背光源背光源：均匀度高，厚度较薄，完美(wnmi)呈现被测物的轮廓。共四十页4.9 线性光源(gungyun)线性光源：高亮度线扫描光源，用于线阵相机(xingj)项目。共四十页4.10 电源(dinyun)/控制器电源：提供(tgng)光源电源，提供

12、(tgng)光源亮度调节。 使用光源电源可以提升光源照明亮度的稳定性和使用寿命。光源频闪控制器：根据输入信号实现光源的频闪控制，可以大大提升LED光源的使用寿命。共四十页5 VisonPro介绍(jisho)提供一种(y zhn)快速的机器视觉图像处理方案。共四十页5.1 VisionPro共四十页5.2 VisionPro共四十页5.3 几何图案匹配(ppi)和检验（PatMax）共四十页谢谢！共四十页内容摘要机器视觉技术Machine Vision。模拟信号（BNC、S端子）：需要图像采集卡(PAL、NTSC等)。30帧/秒，525线/场。强转为电荷，形成电荷包。抑噪能力强、灵敏度高、。尺寸通常以有效面积或对角线尺寸（英寸）表示。相机分辨率=水平分辨率X垂直分辨率。1