楊剛

(成都金大立科技有限公司， 四川 成都 611930）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，工業(yè)水平和人們生活水平的不斷提高，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量要求有了進(jìn)一步提高，在產(chǎn)品精度、穩(wěn)定性和危險(xiǎn)性上有了很大的改變，使用傳統(tǒng)的工廠產(chǎn)品加工方式，生產(chǎn)效率低下，很多產(chǎn)品不能進(jìn)行有效處理，因此自動(dòng)化基礎(chǔ)的應(yīng)用具有非常重要的意義。通過使用設(shè)備的自動(dòng)化生產(chǎn)取代人工生產(chǎn)過程，在提高生產(chǎn)要素的同時(shí)，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，保障了生產(chǎn)人員的安全。

為了進(jìn)一步加大生產(chǎn)過程中機(jī)器視覺自動(dòng)化生產(chǎn)的應(yīng)用程度，本文就在自動(dòng)光學(xué)檢測系統(tǒng)中應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)所具有的較大的技術(shù)優(yōu)勢及相關(guān)問題，進(jìn)行探討分析。

1 自動(dòng)化光學(xué)檢測中應(yīng)用機(jī)器視覺可以減小測量誤差

自動(dòng)光學(xué)檢測技術(shù)在提高生產(chǎn)效率上具有積極的作用，同時(shí)在提高生產(chǎn)質(zhì)量方面也具有積極的意義。自動(dòng)化光學(xué)檢測技術(shù)通過高速化的處理，減少人工操作過程中存在的不可避免的誤差，從而實(shí)現(xiàn)工件量測質(zhì)量的提高。

人眼的視覺過程可以簡單地理解為，可見光通過反射面發(fā)射，經(jīng)過水晶體，映入視網(wǎng)膜，然后和視網(wǎng)膜相連接的視覺神經(jīng)將信號傳給大腦，控制雙手完成加工。機(jī)器視覺在自動(dòng)化光學(xué)檢測中的應(yīng)用，將可見光或是不可見光反射之后，通過鏡頭映到CCD上，通過影像處理器提取影像，然后通過傳統(tǒng)系統(tǒng)將圖像傳送到計(jì)算機(jī)上的圖像處理軟件進(jìn)行分析研究，然后使用相關(guān)的軟件如Motion對驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行控制，控制機(jī)器進(jìn)行自動(dòng)化處理加工。機(jī)器視覺不但能夠?qū)崿F(xiàn)可見光的映射，還能實(shí)現(xiàn)不可見光的應(yīng)用，能夠完成具有特殊工件外觀的要求。

2 自動(dòng)化光學(xué)檢測中應(yīng)用機(jī)器視覺可以提高檢測速度

在機(jī)器視覺的應(yīng)用范圍上可以從CCD的來源觸發(fā)信號的比較和高速動(dòng)態(tài)影像截取系統(tǒng)上展開，比如生產(chǎn)過程中一些重要的工序和操作上，可以使用歸納機(jī)器視覺系統(tǒng)，如在工件的瑕疵檢驗(yàn)上，在加工角度的機(jī)器視覺測量上等。在自動(dòng)光學(xué)檢測系統(tǒng)中應(yīng)用機(jī)器視覺，可以縮短檢測的輔助視覺，從而提高系統(tǒng)的檢測速度。

3 機(jī)器視覺在自動(dòng)化光學(xué)檢測中的應(yīng)用可以優(yōu)化檢測算法

在自動(dòng)光學(xué)檢測系統(tǒng)中，圖像處理算法直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性及技術(shù)速度，應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)可以簡化圖像處理的坐標(biāo)體系，從而使圖像處理算法得到優(yōu)化，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

4 使用多元光源部署，提高機(jī)器視覺的應(yīng)用價(jià)值

在生產(chǎn)過程中應(yīng)用機(jī)器視覺，如何做好打光和光源的部署是重點(diǎn)工作。在機(jī)器視覺應(yīng)用的眾多工作中打光是最為困難的，需要操作人員具有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)。到目前位置，打光的整個(gè)過程還沒有固定的方法和程序，要想做好機(jī)器視覺效果的調(diào)整和光源的校準(zhǔn)工作，應(yīng)該在設(shè)備運(yùn)行之前通過增加補(bǔ)光設(shè)備的方法進(jìn)行設(shè)備的調(diào)試。同時(shí)應(yīng)該根據(jù)具體情況具體對待，對于特定場合，光源的選擇應(yīng)該根據(jù)物品的特性，并通過架設(shè)經(jīng)驗(yàn)，減少優(yōu)化系統(tǒng)過程中使用的時(shí)間。

之所以對物件進(jìn)行打光，原因主要為以下幾個(gè)方面：首先，更加突出物品的個(gè)體特征，形成鮮明的對比，通過對打光強(qiáng)化的前景和背景進(jìn)行作用，增加影像分析過程的精確度；其次，優(yōu)化攝影和影像畫面截取的噪訊比；再次，放大甚至是固定移動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)過程，或者是影響物體表面的反射過程。

5 影響機(jī)器視覺在自動(dòng)化光學(xué)檢測應(yīng)用的因素分析

5.1 光源

在影響機(jī)器視覺系統(tǒng)輸入的眾多因素中，光源因素是最為重要的，在進(jìn)行機(jī)器視覺系統(tǒng)輸入的分析過程中，光源是需要首先進(jìn)行考慮的因素。光源選擇的有效性將在很大程度上影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和機(jī)器視覺在自動(dòng)化光學(xué)檢測系統(tǒng)應(yīng)用的有效性。所以應(yīng)該根據(jù)具體情況和具體應(yīng)用實(shí)例的特征，選擇最佳的照明裝置作為光源，從而實(shí)現(xiàn)最理想的應(yīng)用效果。目前使用較多且效果較為理想的是LED單色光，我公司生產(chǎn)的PCB自動(dòng)光學(xué)檢測系統(tǒng)上，使用的是LED紅色光。

照明系統(tǒng)目前的分類方法很多，一般根據(jù)照射方法的不同可以分為前向照明、北向照明、結(jié)構(gòu)照明和頻閃光照明等。前向照明主要應(yīng)用在攝像機(jī)位于待測物體的同一側(cè)面，為了便于安裝使用該種照明方式；背向照明在攝像機(jī)和光源之間放置待測量物體，從而能夠獲得具有較高對比度的圖像；結(jié)構(gòu)照明使用的是把光柵透射到被測物體上，三維信息通過對被測物體產(chǎn)生的畸變中確定；頻閃光照明是通過在物體上照射具有較高頻率的光脈，滿足照相機(jī)拍攝要求和光源的同步。

在光源設(shè)備的選擇上應(yīng)該滿足照明強(qiáng)度、均勻度，同時(shí)幾何形狀和發(fā)光的光譜特性也應(yīng)該符合基本的設(shè)計(jì)要求。

5.2 攝像機(jī)及光學(xué)鏡頭

機(jī)器視覺在自動(dòng)化光學(xué)檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用效果在很大程度上受到攝像機(jī)和光學(xué)鏡頭的影響，光學(xué)鏡頭就像人眼睛的晶狀體，在機(jī)器視覺中占有非常重要的地位。通常，根據(jù)鏡頭成像差的大小來衡量成像差的好壞。根據(jù)焦距可以將光學(xué)鏡頭分為定焦鏡頭和變焦鏡頭，一般情況下定焦鏡頭的像差小于變焦鏡頭的像差，之所以會(huì)出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)樽兘圭R頭需要進(jìn)行折中考慮，為了保障成像的質(zhì)量，在變焦的范圍內(nèi)不能出現(xiàn)焦距很差的現(xiàn)象。因此，機(jī)器視覺在自動(dòng)化光學(xué)檢測的應(yīng)用中應(yīng)該首先考慮定焦鏡頭，同時(shí)應(yīng)該根據(jù)圖像需要的放大倍率、視角大小等因素來具體選擇定焦鏡頭。而攝像機(jī)的像素太低會(huì)降低視覺系統(tǒng)的工作性能，太高則會(huì)加大生產(chǎn)成本，從使用效果來看，100萬左右像素的攝像機(jī)較為理想。

6 結(jié)語

目前，機(jī)器視覺在我國自動(dòng)化光學(xué)檢測技術(shù)中已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用，并且取得了不錯(cuò)的成效，但是因?yàn)樵摲矫嫫鸩捷^晚，應(yīng)用過程中仍然存在很多問題，因此需要加大研究力度，不斷提高機(jī)器視覺在自動(dòng)化光學(xué)檢測系統(tǒng)中應(yīng)用的水平。我公司已將機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用于PCB自動(dòng)光學(xué)檢測系統(tǒng)上，使該系統(tǒng)的工作性能得到了較大提高。

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