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機(jī)器視覺之尺寸測量基礎(chǔ)

發(fā)布時間:2018-05-25點(diǎn)擊量:135

在傳統(tǒng)的自動化生產(chǎn)尺寸測量中,典型的方法是利用卡尺或千分尺在被測工件上針對某個參數(shù)進(jìn)行多次測量后取平均值。這些檢測設(shè)備或檢測手段測量精度低、測量速度慢,測量數(shù)據(jù)無法及時處理,無法滿足大規(guī)模自動化生產(chǎn)的需要。


基于機(jī)器視覺技術(shù)的尺寸測量方法具有成本低、精度高、安裝簡易等優(yōu)點(diǎn),其非接觸性、實(shí)時性、靈活性和精確性等特點(diǎn)可以有效的解決傳統(tǒng)檢測方法存在的問題。同時尺寸測量是機(jī)器視覺技術(shù)最普遍的應(yīng)用行業(yè),特別在自動化制造行業(yè)中,用機(jī)器視覺測量工件的各種尺寸參數(shù),如長度測量、圓測量、角度測量、弧線測量、區(qū)域測量等,需要檢測出工件相關(guān)區(qū)域的基本幾何特征。不但可以獲取在線產(chǎn)品的尺寸參數(shù),同時可對產(chǎn)品做出在線實(shí)時判定和分揀,應(yīng)用十分普遍。

    工件檢測的基本流程圖
 

被測物的尺寸測量通常包括多個參數(shù)尺寸,如距離測量、圓測量、角度測量、線弧測量、區(qū)域測量等。

機(jī)器視覺尺寸測量應(yīng)用實(shí)例
 

    角度測量
 

在傳統(tǒng)的自動化生產(chǎn)尺寸測量中,典型的方法是利用卡尺或千分尺在被測工件上針對某個參數(shù)進(jìn)行多次測量后取平均值。這些檢測設(shè)備或檢測手段測量精度低、測量速度慢,測量數(shù)據(jù)無法及時處理,無法滿足大規(guī)模自動化生產(chǎn)的需要。


基于機(jī)器視覺技術(shù)的尺寸測量方法具有成本低、精度高、安裝簡易等優(yōu)點(diǎn),其非接觸性、實(shí)時性、靈活性和精確性等特點(diǎn)可以有效的解決傳統(tǒng)檢測方法存在的問題。同時尺寸測量是機(jī)器視覺技術(shù)最普遍的應(yīng)用行業(yè),特別在自動化制造行業(yè)中,用機(jī)器視覺測量工件的各種尺寸參數(shù),如長度測量、圓測量、角度測量、弧線測量、區(qū)域測量等,需要檢測出工件相關(guān)區(qū)域的基本幾何特征。不但可以獲取在線產(chǎn)品的尺寸參數(shù),同時可對產(chǎn)品做出在線實(shí)時判定和分揀,應(yīng)用十分普遍。


    工件檢測的基本流程圖
 

    

被測物的尺寸測量通常包括多個參數(shù)尺寸,如距離測量、圓測量、角度測量、線弧測量、區(qū)域測量等。

機(jī)器視覺尺寸測量應(yīng)用實(shí)例
 


    角度測量
 




圖像傳感器可以將檢查對象在平面上表現(xiàn)出來,通過邊緣檢測,測算位置、寬度、角度等。所謂邊緣是指圖像內(nèi)明亮部位與陰暗部分的邊緣。


如何進(jìn)行邊緣檢測

(1)投影處理

投影處理是相對于檢查方向進(jìn)行垂直掃描,然后計算各投影線的平均濃度。


投影線平均濃度波形被稱為投影波形。


算投影方向的平均濃度可以減少區(qū)域內(nèi)的噪點(diǎn)造成的檢查錯誤。


(2)微分處理

根據(jù)投影波形進(jìn)行微分處理??赡艹蔀檫吘壍?、濃淡變化較大的部位,其微分值也較大??梢韵齾^(qū)域內(nèi)濃度絕對值的變化所導(dǎo)致的影響。例:沒有濃淡變化的部位的微分值是0,白色(255)→黑色(0) 時的值是-255。


(3)通過校正使微分最大值達(dá)到100%

在實(shí)際生產(chǎn)線上,為了使邊緣達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài),通常會進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以使微分絕對值達(dá)到100%。將超過預(yù)先設(shè)置的“ 邊緣感度(%)”的微分波形的峰值作為邊緣位置。根據(jù)濃淡變化峰值的檢測原理,在照度經(jīng)常發(fā)生變化的生產(chǎn)線上也可以穩(wěn)定的檢測出邊緣。


(4)亞像素處理

對于微分波形中最大部分的中心附近的3個像素,根據(jù)這3個像素形成的波形,進(jìn)行修正演算。以1/100像素為單位測算邊界位置(次像素處理)。



邊緣檢測的代表性檢測應(yīng)用

(1)利用邊緣位置的各種檢查

在多個部位設(shè)置邊緣位置模式,測量檢測對象的X座標(biāo)或Y 座標(biāo)。


(2)利用邊緣寬度的各種檢查

利用邊緣寬度的“ 外部尺寸”模式,檢測金屬板的寬度、孔洞的X方向/Y方向孔徑等。



(3)利用邊緣位置圓周區(qū)域的各種檢查

以圓周作為檢測區(qū)域,檢測切缺部位的角度(相位)。


(4)利用趨勢邊緣寬度的各種檢查

利用“圓周”區(qū)域的“趨勢邊緣寬度”模式,掃描環(huán)狀工件的內(nèi)徑、評價扁平度等。



趨勢邊緣模式

趨勢邊緣位置( 寬度)模式是指在掃描檢查區(qū)域內(nèi)較窄的邊緣窗口的同時檢測邊緣位置。利用這種檢查模式,可以對于一個窗口內(nèi)的多個點(diǎn)進(jìn)行邊緣位置( 寬度) 檢查,因此可以確保捕獲工件的微小變化。

檢測原理:使小范圍內(nèi)的分割以小間距進(jìn)行移動,檢查各點(diǎn)的邊緣寬度或邊緣位置。


提高位置檢測精度的方法:縮小分割尺寸。


縮短處理時間的方法:縮小分割移位幅度(移動量)。


趨勢方向:分割移動的方向。


提高邊緣檢查效果的預(yù)處理濾鏡

邊緣檢查的關(guān)鍵在于如何最大限度的減少邊緣的不均現(xiàn)象。預(yù)處理濾鏡具有“中值”或“平均化”的作用,因此有助于保持穩(wěn)定的檢查效果。下面介紹預(yù)處理濾鏡的特點(diǎn)及選擇方法。


原圖像

 


平均化

 


中值化

 


圖像傳感器邊緣檢查模式的使用要點(diǎn)

在理解邊緣檢查原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行有效的調(diào)整;

理解各種衍生模式,顯著提高檢查可能性;

參考代表性的檢查例有助于工作的進(jìn)行;

通過實(shí)驗選擇最佳的預(yù)處理濾鏡,提高檢查速度及檢查效果。


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