专题：视觉检测技术.ppt

视觉检测技术应用面阵CCD 线阵CCD的应用 在线测量柱体直径 在线测量板宽度(1) 在线测量板宽度(2) 测量带钢位置－－防跑偏 测量玻璃厚度 测缝隙宽度 测量小孔 测量液体折射率 测量原麦汁浓度 微小角位移测量 单线阵CCD测工作台二维位移 测量火车轨道不平 光场均匀度测量 高温物体温度测量 变形量测量 测量运动速度 测枪弹速度 扫描检测－纸张、纺织品、PS板检测 扫描检测－带钢 扫描检测－镀膜玻璃 视觉检测技术 视觉检测中照明的作用 照明的目标：将被测物与背景尽量明显区分，突出被测量！ ●照明系统是机器视觉系统中最为关键的部分，往往决定了系统的成败。 常用的光源：LED、卤素灯、荧光灯。 荧光灯 卤素灯 LED阵列 明域照明、暗域照明 明域照明、暗域照明 透射照明 光源颜色影响二 低角度光 同轴光 同轴光 视觉检测中的新技术 高速CCD相机（1000帧/秒） 电子曝光技术（摄取运动目标图像，减小像模糊） 数字变焦技术（利用图像处理技术实现变焦） 低温工作技术（降低热噪声） 背照技术 白平衡技术 微透镜技术 镜头的选择 镜头分不同类型，但即使对于同一类型的镜头，其成像质量也有着很大的差异，这主要是由于材质、加工精度和镜片结构的不同等因素造成的，同时也导致不同档次的镜头价格从几百元到几万元的巨大差异。比较著名的如四片三组式天塞镜头、六片四组式双高斯镜头。 像差是影响图像质量的重要方面，常见的像差有如下六种：球差、慧差、像散、场曲、色差、畸变。 镜头的选择 我们在评价镜头质量时一般还会从分辨率、明锐度和景深等几个实用参数判断：1. 分辨率（Resolution） 2. 对比度（Acutance）： 3. 景深（DOF) 4. 最大相对孔径与光圈系数 相对孔径，是指该镜头的入射光孔直径（用D表示）与焦距（用f表示）之比，即：相对孔径＝D/ f 。相对孔径的倒数称为光圈系数。 镜头的选择规律 1. 焦距大小的影响情况 ●焦距越小，景深越大； ●焦距越小，畸变越大； ●焦距越小，渐晕现象越严重，使像差边缘的照度降低； 2. 光圈大小的影响情况 ●光圈越大，图像亮度越高 ●光圈越大，景深越小； ●光圈越大，分辨率越高；  镜头的选择规律 3. 像场中央与边缘●一般像场中心较边缘分辨率高●一般像场中心较边缘光场照度高 4. 光波长度的影响　　在相同的摄像机及镜头参数条件下，照明光源的光波波长越短，得到的图像的分辨力越高。所以在需要精密尺寸及位置测量的视觉系统中，尽量采用短波长的单色光作为照明光源，对提高系统精度有很大的作用。 摄像机 种类： 线面、隔/逐、黑/彩、数/模、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。 1. 分辨率：摄像机每次采集图像的像素点数，对于数字摄像机一般是直接与光电传感器的像元数对应的，对于模拟摄像机则是取决于视频制式，PAL制为768*576，NTSC制为640*480。 2. 像素深度：即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于数字摄像机一般还会有10Bit、12Bit等。 3. 最大帧率/行频：摄像机采集传输图像的速率，对于面阵摄像机一般为每秒采集的帧数，对于线阵摄像机为每秒采集的行数（Hz）。 摄像机主要参数 4. 曝光方式和快门速度：对于线阵摄像机都是逐行曝光的方式，可以选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间；面阵摄像机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常见方式，数字摄像机一般都提供外触发采图的功能。快门速度一般可到10微秒，高速摄像机还可以更快。 5. 像元尺寸：像元大小和像元数（分辨率）共同决定了摄像机靶面的大小。目前数字摄像机像元尺寸一般为3μm-10μm，一般像元尺寸越小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高。 6. 光谱响应特性：是指该像元传感器对不同光波的敏感特性，一般响应范围是350nm－1000nm。 摄像机主要参数 隔行扫描/逐行扫描 黑白/彩色摄像机 黑白摄像机：每个像素点对应一个像元，该像元对于各种波长的光具有较一致的敏感度，采集得到的只是每个像素点的灰度值。 采用BAYER转化的单片彩色摄像机：这种摄像机的每个像素点实际只对应R、G、B三种之一的像元，R、G、B三种像元按一定的规律排列，我们实际所得到的每个像素点的R、G、B三原色的数值是根据该像素点及其周围若干点的三色数值进行BAYER插分计算而来的。 3CCD彩色摄像机 这种摄像机每个像素点对应有R、G、B三个感光元件，采用分光棱镜将入射光线分别折射到三个CCD靶面上，分别进行光电转换得到R、G、