机器视觉技术与应用实战-手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例

机器视觉测量第一节什么是视觉测量？定义机器视觉检测就是用机器代替人眼来做测量和判断。应用尺寸测量：主要通过2D（即二维）的测量方式。2D尺寸测量主要应用于各种平面尺寸测量，如半径、宽度、长度、角度、轮廓度、位置度等。平面度测量：平面度测量主要通过3D（即三维）的测量方式。平面度测量是指被测实际表面对其理想平面的变动量。将被测实际表面与理想平面进行比较，两者之间的线值距离即为平面度误差值；或通过测量实际表面上若干点的相对高度差，再换算以线值表示的平面度误差值。。应用分类机器视觉测量主要应用在品质检测阶段，主要针对加工后的产品通过视觉测量的方法进行全自动化检测，如尺寸、平面度测量（产品是否凹凸不平）是否合格。第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例案例背景：

随着人们对电子产品质量的苛求，制造厂家为了提高市场竞争力，各种电子产品内部的加工件越做越精密，尺寸精度要求越来越高，这就需要提升产品品质的管控。目前尺寸品质管控主要通过千分尺和二次元的测量方式进行数据测量，这种品质监控效率慢，所以只能用作抽检，无法进行在线全面检测。引入机器视觉在线尺寸监控系统后，改善了无法全检的痛点，有效的提高了产品品质。摄像头底座金属框加工件打光图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例视觉检测需求：(1)判断两个圆孔的位置度(2)视野范围不小于26mmx20mm(3)安装高度不超过300mm(4)检测精度≤0.035mm(5)检测速度：2pcs/s视觉应用优势：（1）非接触式尺寸测量，对产品没有碰刮伤；（2）可以对产品进行全检，及时监控前端加工工艺，保证每一个产品符合标准要求；（3）大大提高生产效率和稳定性，避免了人工测量的主观性。第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例硬件选型与安装视觉硬件的选择，包括相机、镜头、光源和视觉控制器的选择。

（1）视觉控制器的选择：项目选择双相机且对速度要求较高，所以视觉控制器选择VDCPT-2,参数如第九章节表9.1所示。

（2）相机的选择：检测精度0.03mm，产品范围是25mm*19m。根据现场的实际情况尺寸的检测精度需要控制在理论检测精度上的5倍，所以视觉理论精度为0.04mm/5=0.007mm，相机分辨率最少要大于26mm/0.007mm=3714，并且视野范围必须要比产品范围大，所以我们选择1000万像素相机，分辨率为3840*2748pix，视野范围为：长3840*0.007=26.8mm，宽2748*0.007=19.24mm，可以满足客户检测要求。第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例硬件选型与安装（3）镜头的选择：镜头的选择主要是确保视野范围（26.8mm*19.24mm）和安装高度（≤300mm），考虑到相机镜头和线的长度在100mm左右，所以镜头到产品的距离要小于等于200mm。1000万像素相机芯片尺寸为6.4mm*4.59mm；通过公式：视场长度/成像元件芯片长度=工作距离/焦距来平衡计算，那么镜头焦距=200*6.4/26.8=47mm焦距的镜头，但是目前市面上接近这个参数的镜头是50mm和35mm焦距的镜头，如果选择50mm的镜头，工作距离会大于200mm；所以只能选择35mm的镜头，如果要满足视野范围，那么相机一安装高度=26.8*35/6.4=146mm，小于200mm，满足条件。（4）光源的选择：通过实际样品进行打光测试后，背光源打光测试的效果稳定性最好，所以选择背光源。第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例硬件选型与安装

（5）硬件选型表名称型号数量性能参数备注龙睿智能相机视觉控制器VDCPT-21CPU:≥I7内存：≥4G硬盘：≥500G含工控机，加密狗100万相机VDC-M1000-A010-E1颜色：黑白帧率：10FPS接口：GIGE含电源线、网线50mm镜头VDLF-3514-91分辨率：1000万像面：1.1光圈：1.4~16模拟光源控制器VDLSC-APS24-21类型：模拟控制通道：双通道含电源线背光源VDLS-F50*50W1颜色：白色功率：3.2w尺寸：50*50*16mm含延长线硬件选型对应配置明细表第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例硬件选型与安装

（5）安装示意图本项目案例的安装高度如图。相机、光源的安装位置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用本项目仍然采用视觉龙公司的龙睿智能相机软件，测量主要运用以下工具：1234几何定位圆弧工具直线工具图形计算第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用（1）检测右测矩形中心：利用几何定位工具找到右方矩形工具中心位置。定位工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用（2）检测左侧圆心：利用圆弧工具检测圆心位置，输出圆半径，如图11.4所示。

圆弧工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用（3）检测下方圆心：利用圆弧工具检测圆心位置，输出圆半径，如图11.5所示。圆弧工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用（4）检测下圆左边直线：利用直线工具检测下圆左边直线，作为判定左侧距离的基准线。直线工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用（5）检测下圆下边直线：利用直线工具检测下圆左边直线，作为判定下距离的基准线。直线工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用（6）检测上圆左边直线：利用直线工具检测上圆左边直线，作为判定左侧距离的基准线。直线工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用（7）检测上圆上边直线：利用直线工具检测上圆上边直线，作为判定上方距离的基准线。图形计算工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用（8）利用图形计算工具，调用之前圆弧工具检测的上圆圆心与直线工具的检测的左侧直线，最后利用图形计算里的点到直线距离检测圆形到左侧边缘的距离。图形计算工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用（9）利用图形计算工具，调用之前圆弧工具检测的上圆圆心与直线工具的检测的上方直线，最后利用图形计算里的点到直线距离检测圆形到上方边缘的距离。图形计算工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用（10）利用图形计算工具，调用之前圆弧工具检测的下圆圆心与直线工具的检测的左侧直线，最后利用图形计算里的点到直线距离检测圆形到左侧边缘的距离。图形计算工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用（11）利用图形计算工具，调用之前圆弧工具检测的下圆圆心与直线工具的检测的下方直线，最后利用图形计算里的点到直线距离检测圆形到下侧边缘的距离。图形计算工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用（12）利用图形计算工具，调用之前检测的两圆圆心位置，得出圆心距。图形计算工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用（13）利用图形计算工具，调用之前检测的上圆圆心位置与矩形中心位置，得出中心距。图形计算工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例软件应用（14）利用图形计算工具，调用之前检测的下圆圆心位置与矩形中心位置，得出中心距。图形计算工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例结果数据输出（1）建立通讯联机①首先打开工具箱，添加一个网络TCP服务端工具到任务1里；②双击打开TCP服务端T011工具，设置指定IP为127.0.0.1，端口号为54600；③启用开始监听，如果还未连接上，监听栏显示黄色；如果通讯已经连接，则监听栏显示绿色，如图所示；TCP服务端工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例结果数据输出（2）读取通讯指令进行任务触发①分别在工具箱中依次添加接收文本工具，用来接收TCP服务端/TCP客户端/串口COM等通讯工具中传输过来的通讯指令，如图11.18所示；接收文本工具设置图第二节手机摄像头底座金属框尺寸测量应用案例结果数据输出②再添加条件执行工具，判断接收的数据需要执行哪个程序任务（如任务2/3/4/5/6/7/8/9……等），如图所示；条件执行工具设置图第