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1.光路原理
照相机并不能看见物体,而是看见从物体表面反射过来的光。镜面反射:平滑表面以对顶角反射光线漫射反射:粗糙表面会从各个方向漫射光线发散反射:多数表面既有纹理,又有平滑表面,会对光线进行发散反射2.作用和要求在机器视觉中的作用,照亮目标,提高亮度,形成有利于图像处理的效果,克服环境光照影响,保证图像稳定性,用作测量的工具或参照,良好的光场设计要求,对比度明显,目标与背景的边界清晰,背景尽量淡化而且均匀,不干扰图像处理3.光场构造明场: 光线反射进入照相机暗场:光线反射离开照相机4.构造光源
使用不同照明技术对被测目标会产生不同的影响,以滚珠轴承为例:二、相机种类:线&面、隔/逐、黑/彩、数/模、低/高、CCD/CMOS指标:象元尺寸、分辨率、靶面大小、感应曲线、动态范围、灵敏度、速度噪声、填充因子、体积、质量、工作环境等工作模式:Free run、Trigger(多种)、长时间曝光等传输方式:GIGE,Cameralinker,模拟1.按照图像传感器区分CCD相机:使用CCD感光芯片为图像传感器的相机,集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体,是典型的固体成像器件。CMOS相机:使用CMOS感光芯片为图像传感器的相机 ,将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上,还具有局部像素的编程随机访问的优点。2.按照输出图像颜色区分单色相机:输出图像为单色图像的相机。彩色相机:输出图像为彩色图像的相机。3.按输出信号区分
模拟信号相机:从传感器中传出的信号,被转换成模拟电压信号,即普通视频信号后再传到图像采集卡中。数字信号相机:信号自传感器中的像素输出后,在相机内部直接数字化并输出。数字相机又包含1394相机、USB相机、Gige相机、CameraLink相机等4.按照传感器类型区分面扫描相机:传感器上像素呈面状分布的相机,其所成图像为二维“面”图像。线扫描相机:传感器上呈线状(一行或三行)分布的相机,其所成图像为一维“线”图像。5.CMOS VS CCDCCD CMOS 串行处理 并行处理 光线灵敏度高,图像对比度高 光线灵敏度低,图像对比度低,高动态范围 低噪声 存在固定模式噪音 集成度较低 高集成度,芯片上集成了很多功能 取图速度慢,帧率低 取图速度块,帧率高 功耗一般 功耗较低 成本较高 成本低 6.传感器的尺寸图像传感器感光区域的面积大小。这个尺寸直接决定了整个系统的物理放大率。如:1/3“、1/2”等。绝大多数模拟相机的传感器的长宽比例是4:3 (H:V),数字相机的长宽比例则包括多种:1:1,4:3,3:2 等。7.像素是成像于相机芯片的图像的Z小组成单位。以200万像素的相机为例,满屏有1600*1200个像素,成像于1/1.8英寸大小的CCD芯片。8.分辨率由相机所采用的芯片分辨率决定,是芯片靶面排列的像元数量。通常面阵相机的分辨率用水平和垂直分辨率两个数字表示,如:1920(H)x 1080(V),前面的数字表示每行的像元数量,即共有1920个像元,后面的数字表示像元的行数,即1080行。9.帧率和行频由相机的帧率/行频表示相机采集图像的频率,通常面阵相机用帧率表示,单位fps(Frame Per second),如30fps,表示相机在1秒钟内Z多能采集30帧图像;线性相机通常用行频表示,单位KHz,如12KHz表示相机在1秒钟内Z多能采集12000行图像数据。10.快门速度CCD/CMOS相机多数采用电子快门,通过电信号脉冲的宽度来控制传感器的光积分(曝光)时间。对于一般性能的的相机快门速度可以达到1/10000-1/100000秒。卷帘快门(Rolling Shutter):多数CMOS图像传感器上使用的快门,其特征是逐行曝光,每一行的曝光时间不一致。全局快门(Global Shutter):CCD传感器和极少数CMOS传感器采用的快门,传感器上所有像素同时刻曝光。11.智能相机智能工业相机是一种高度集成化的微小型机器视觉系统。它将图像的采集、处理与通信功能集成于单一相机内,从而提供了具有多功能、模块化、高可靠性、易于实现的机器视觉解决方案。智能工业相机一般由图像采集单元、图像处理单元、图像处理软件、网络通信装置等构成。由于应用了Z新的 DSP、FPGA及大容量存储技术,其智能化程度不断提高,可满足多种机器视觉的应用需求。三、镜头1.主要参数
工业的镜头大都是多组镜片组合在一起的。计算时会忽略厚度对透镜的影响将其等效成没有厚度的播透镜模型,即理想凸透镜。参数:焦距/视场/物距/像距/光圈/景深/分辨力/放大倍数/畸变/接口分辨率:对色彩和纹理的分辨能力。畸变:镜头ZX区域和四周区域的放大倍数不相同。畸变的校正一般用黑白分明的方格图像来进行,过程并不复杂。一般如果畸变小于2%,人眼观察不到;若畸变小于CCD的一个像素,摄像机也看不见。2.分类CCTV镜头、专业摄影镜头、远心镜头4.远心镜头在测量系统中,物距常发生变化,从而使像高发生变化,所以测得的物体尺寸也发生变化,即产生了测量误差;即使物距是固定的,也会因为CCD敏感表面不易精确调整在像平面上,同样也会产生测量误差。采用远心物镜中的像方远心物镜可以消除物距变化带来的测量误差,而物方远心物镜则可以消除CCD位置不准带来的测量误差。
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机器视觉怎么安装
机器视觉系统作为现代自动化与智能化生产的重要组成部分,在工业制造、质量检测、机器人引导等领域中发挥着至关重要的作用。为了确保机器视觉系统的高效运作,正确的安装步骤至关重要。本文将详细介绍机器视觉的安装过程,涉及设备选型、硬件配置、光照调整、软件安装及调试等关键环节,帮助企业和技术人员掌握高效安装与调试的技巧,从而提升系统的精确度和稳定性。
机器视觉的安装前准备工作十分重要。选择合适的硬件设备和光源对于整个系统的表现至关重要。硬件选择方面,必须根据现场需求选定适合的相机、镜头、图像采集卡等设备,而光源的选择则要考虑到工件表面的光泽度、颜色以及尺寸等因素。光源配置需合理搭配,以避免因光线不均而导致图像质量问题。
在安装过程中,视觉系统的摄像头必须安置在适当的位置,保证能拍摄到所需的工件图像。摄像头的角度和距离需要根据工件的尺寸、形状及操作空间进行调整,以确保图像的清晰度和准确性。镜头的对焦也是一个关键步骤,若镜头无法正确对焦,将直接影响图像的清晰度,从而影响后续的图像处理与分析。
光照系统的调整是确保机器视觉系统性能的关键因素之一。适当的光照能有效提升图像的对比度和清晰度,避免因过强或过弱的光线影响拍摄效果。一般来说,光源应位于工件的正上方或侧面,并根据实际情况调整光源的角度和亮度,以获得佳的拍摄效果。
硬件安装完成后,接下来是软件的安装与调试。机器视觉系统的核心软件通常包含图像采集、图像处理、数据分析等模块,安装时要确保所有驱动程序和软件环境的兼容性。调试过程中需要根据实际应用的需求对参数进行调整,包括曝光时间、增益、图像分辨率等,以确保系统能够准确识别并处理工件图像。
调试完成后,应进行系统的全面测试,确保视觉系统的运行稳定性与准确性。测试时需要模拟实际生产环境中的使用情况,检查设备的响应速度、准确度以及稳定性,确保机器视觉系统能够在长时间高负荷运作下依然保持稳定的性能。
机器视觉的安装过程包括从硬件选择到光照调整,再到软件配置和系统调试的全过程。每一步都需要技术人员精确操作,以确保机器视觉系统的准确性和稳定性,满足生产线的高效运行需求。通过科学的安装与调试,机器视觉能够在复杂的工业环境中发挥重要作用,为生产质量与效率的提升提供有力保障。
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