視覺檢測系統(tǒng)的概述

機器視覺技術作為計算機科學的一個重要分支，在近三十年中有迅猛的發(fā)展。由于機器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息自動進行數(shù)據(jù)處理，易于同設計信息及加工控制信息集成，因此，在現(xiàn)代自動化生產(chǎn)過程中，機器視覺系統(tǒng)被廣泛用于工況監(jiān)視、成品檢驗和質量控制等領域。
　　機器視覺系統(tǒng)的特點是可以提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度。在一些不適合人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺;另外，在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用機器視覺系統(tǒng)檢查產(chǎn)品質量顯然要比人工方式速度快，精度高，而且可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)自動化程度。另外，機器視覺系統(tǒng)便于信息集成，是實現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)自動化的基礎技術。
　　煙草行業(yè)包裝生產(chǎn)線的自動化程度很高，機器包裝好的煙盒以每分鐘500盒/分鐘的速度經(jīng)傳送帶輸出。目前，絕大多數(shù)生產(chǎn)線還是采用人工篩選包裝不合格的產(chǎn)品。如果用視覺識別系統(tǒng)取代人工進行在線檢測，不僅可以減輕工人勞動強度，而且將減少次品和提高生產(chǎn)效率。但是，機器視覺系統(tǒng)也有它的局限性，因此，對于不同的檢測對象要具體分析，采取不同的檢測方案。
　　2視覺檢測系統(tǒng)分析
　　（1）基本原理
　　機器視覺檢測系統(tǒng)通常采用CCD（ChargeCoupledDevice）照相機攝取檢測圖像，將其轉化為數(shù)字信號，再采用先進的計算機硬件與軟件技術對圖像數(shù)字信號進行處理，從而得到所需要的各種目標圖像特征值，并在此基礎上實現(xiàn)模式識別，坐標計算，灰度分布圖等多種功能。機器視覺檢測系統(tǒng)能夠根據(jù)其檢測結果快速地顯示圖象，輸出數(shù)據(jù)，發(fā)布指令，執(zhí)行機構可以配合其完成位置調整，好壞篩選，數(shù)據(jù)統(tǒng)計等自動化流程。與人工視覺相比較，機器視覺的最大優(yōu)點是精確，快速，可靠，以及信息數(shù)字化。
　　機器視覺系統(tǒng)主要由三部分組成：圖像的獲取、圖像的處理、輸出顯示。
　　圖像獲取設備包括光源、攝像機等，其中關鍵部件CCD是由分布于其上的各個像元的光敏二極管的線性陣列或矩形陣列構成，通過順序輸出每個二極管的電壓脈沖，實現(xiàn)將圖像光信號轉換成電信號的目的。輸出的電壓脈沖序列可以直接以RS-170制式輸入標準電視顯示器，或者輸入計算機的內存，進行數(shù)值化處理。CCD是現(xiàn)在最常用的機器視覺傳感器。
　　圖像處理設備包括相應的軟件和硬件系統(tǒng)。
　　輸出設備與過程相連，包括監(jiān)視界面，過程控制器和報警裝置等。攝像數(shù)據(jù)通過計算機對標準和故障圖像的分析和比較，若發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品，則通過NG信號告警，并由PLC自動將其排除出生產(chǎn)線。機器視覺檢測的結果可以作為計算機輔助質量CAQ（ComputerAidedQuality）系統(tǒng)的信息來源，也可以和其它控制系統(tǒng)集成。
　　（2）系統(tǒng)設計
　　煙盒包裝生產(chǎn)線視覺檢測系統(tǒng)采用歐姆龍公司的F150視覺傳感器。其主要性能指標是，像素為512×480，可以紀錄16個不同物件的標準畫面，存儲23個畫面不合格物件圖像，即可以確定23種不合格的情況，便于在生產(chǎn)中做出比較和回饋。圖像處理采用二值化方法。數(shù)據(jù)及圖像的存儲通過RS232口與PC機相連。攝影機和照明裝置為F150-SL20/50型，其中攝影機部分為1/3寸CCD個體攝像元件，帶智能照明，脈沖發(fā)光，即頻閃，電子快門有1/100，1/500，1/2000，1/10000秒的多種選擇。檢測范圍為50mm×50mm，設定距離16.5mm-26.5mm。