机器视觉检测技术及应用

机器视觉检测 一、概念

视觉检测是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分 CMOS 和CCD 两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

机器视觉检测的特点是提高生产的柔性和自动化程度。

2、典型结构

五大块：照明、镜头、相机、图像采集卡、软件

1.照明

照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果。目前没有通用的照明设备，具体应用场景选择相应的照明装置。照射方法可分为：

分类 背向照明

具体说明

优点

被测物放在光源和摄像机之能获得高对间 比度的图像 光源和摄像机位于被测物的便于安装 同侧

前向照明

结构光

将光栅或线光源等投射到被测物上，根据它们产生的畸变，解调出被测物的三维信息

频闪光照明

将高频率的光脉冲照射到物

体上，摄像机拍摄要求与光源同步

2.镜头

镜头的选择应注意以下几点：焦距、目标高度、影像高度、放大倍数、影响至目标的距离、中心点/节点、畸变。 3.相机

按照不同标准可分为：标准分辨率数字相机和模拟相机等。

要根据不同的实际应用场合选不同的相机和

机器视觉检测 一、概念

视觉检测是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分 CMOS 和CCD 两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

机器视觉检测的特点是提高生产的柔性和自动化程度。

2、典型结构

五大块：照明、镜头、相机、图像采集卡、软件

1.照明

照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果。目前没有通用的照明设备，具体应用场景选择相应的照明装置。照射方法可分为：

分类 背向照明

具体说明

优点

被测物放在光源和摄像机之能获得高对间 比度的图像 光源和摄像机位于被测物的便于安装 同侧

前向照明

结构光

将光栅或线光源等投射到被测物上，根据它们产生的畸变，解调出被测物的三维信息

频闪光照明

将高频率的光脉冲照射到物

体上，摄像机拍摄要求与光源同步

2.镜头

镜头的选择应注意以下几点：焦距、目标高度、影像高度、放大倍数、影响至目标的距离、中心点/节点、畸变。 3.相机

按照不同标准可分为：标准分辨率数字相机和模拟相机等。

要根据不同的实际应用场合选不同的相机和

方向性纹路中的表面瑕疵

应用机器视觉于方向性纹路 之表面瑕疵检测

方向性纹路中的表面瑕疵

纹路的种类 有方向性的纹路(directional texture)–灰阶变化具有规则性且依特定方向重复的现 象，且呈现某些固定方向的结构特征 –如纺织品之经纬或切削加工件之刀纹等

无方向性之随机纹路(random texture)–不具固定方向性，且随机分布于物体表面 –例如金属铸件

方向性纹路中的表面瑕疵

举例

布紋

切削加工件

金屬鑄件

方向性纹路中的表面瑕疵

本研究的方法 事先并不需要建立纹路的特征指针，而是藉由 傅立叶转换可以凸显方向性纹路之周期性特征 的特性，以及反傅立叶转换之影像还原技术， 来进行方向性纹路之表面瑕疵检测。

方向性纹路中的表面瑕疵

纹路之图例 方向性纹路-切削加工件

(a1) 原始影像

(a2) 傅立叶转换影像

方向性纹路中的表面瑕疵

纹路之图例 随机纹路-金属铸件

(b1) 原始影像

(b2) 傅立叶转换影像

方向性纹路中的表面瑕疵

各个流程方法之处理结果21000 18000 15000 ¨ ¤ × 12000 « Ö ² ¥ 9000 [ È ­ 6000

A

介绍了基于通用工业机器人柔性在线视觉检测系统的坐标测量原理。为了获得封闭和准确的系统坐标变换链,以MD—H模型为基础建立了机器人的距离精度校准模型,同时,对多个校准点运用奇异值分解的形式分步求解旋转矩阵和平移矩阵,实现机器人基础坐标系与激光跟踪仪坐标系之间的配准,进而完成多台机器人基础坐标系与车身坐标系的统一。实验表明：该方法操作简单,能够获得±0.30m

21 0 0年第 2 9卷第 2期

传感器与微系统 ( rnd cradM coytm T c nl is Ta su e n irss eh o g ) e oe

8 3

工业机器人视觉检测系统的现场标定技术王一，任永杰，刘常杰，叶声华(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 3 0 7 ) 0 0 2

摘

要：介绍了基于通用工业机器人柔性在线视觉检测系统的坐标测量原理。为了获得封闭和准确的系

统坐标变换链， MD H模型为基础建立了机器人的距离精度校准模型，以—同时，对多个校准点运用奇异值分解的形式分步求解旋转矩阵和平移矩阵，实现机器人基础坐标系与激光跟踪仪坐标系之间的配准，而进完成多台机器人基础坐标系与车身坐标系的统一。实验表明：方法操作简单，够获得± . 0该能 03 mm的标

附件3：

提名国家技术发明奖项目公示

项目名称 提名单位 高端制药机器人视觉检测与控制关键技术及应用 湖南省科学技术厅 提名单位意见： 我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。 按照要求，我单位和项目完成单位都已对该项目的拟提名情况进行了公示，目前无异议。 该项目针对高端制药装备“无菌配药-灌装封口-质量检测-分拣包装”的工艺流程重大需求，首次提出集无菌化制药、机器人作业、自动化生产为一体的技术发明思路：①发明双臂机器人鲁棒视觉伺服协作控制、机器人自适应视觉伺服控制等技术，研制出无菌化配药双臂机器人、无菌化药品灌装-转运-封口机器人，使污染率从现有0.1%控制到0.001%，达到目前世界最先进的无菌化制药水平;②发明医药制造复杂环境下微弱异物目标图像获取、高速高精度视觉检测与识别等创新技术，研制出国内首台医药质量视觉检测机器人，突破了国际FDA医药异物检测标准;③发明多机器“手眼”协调的高速跟踪-包装-分拣控制技术，研制出高速高精度药品分拣机器人，开发出成套高端制药自动化生产线的多机器协同优化运行控制软硬件系统，生产速度从1.6万瓶/小时提高到4.6万瓶/小时，标志着我

PrintWorld包装话题

2010．10

“机器视觉检测系统”

在卷盘烫印设备上的应用

云南九九彩印有限公司

陈

源

机器视觉，是将自动控制机器的能力和视觉传感结合起来。机器视觉检测系统是通过机器视觉产品，将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，图像系统对这些信号进行各种运算，与预设的容许度及其他条件进行比对，进行判别，并根据判别的结果来控制现场的设备动作。

机器视觉用于印刷包装行业中的质量检测，按其安装的载体不同可分为在线检测系统和离线检测系统两种。两种检测系统功能基本相同，区别主要在于对不合格品的处理方式上。当发现缺陷时，在线系统通常会在系统中记录下缺陷的位置（卷筒纸：长度，单张纸：张数），或使用喷码机、贴标机、打标机在纸边上做出标记；离线检测系统(通常安装在检品机或复卷机上)除记录缺陷位置与标记功能外，还能够根据检测结果通过检品机将好、坏品自动分配。

针对印刷品的机器视觉系统安装在胶印机、凹印机、柔印机、印码机等印刷设备之上的相对较多，用来实时检测印刷质量，印品可以是单张纸，也可以是卷筒纸。应用于烫金、压凹凸、模切等印后加工设备上的相对较少，现结合工作实际，就在线检测系统运用于卷烟商标卷到卷烫印设备，谈谈自己的体会。

单张的卷烟商标与卷盘

PrintWorld包装话题

2010．10

“机器视觉检测系统”

在卷盘烫印设备上的应用

云南九九彩印有限公司

陈

源

机器视觉，是将自动控制机器的能力和视觉传感结合起来。机器视觉检测系统是通过机器视觉产品，将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，图像系统对这些信号进行各种运算，与预设的容许度及其他条件进行比对，进行判别，并根据判别的结果来控制现场的设备动作。

机器视觉用于印刷包装行业中的质量检测，按其安装的载体不同可分为在线检测系统和离线检测系统两种。两种检测系统功能基本相同，区别主要在于对不合格品的处理方式上。当发现缺陷时，在线系统通常会在系统中记录下缺陷的位置（卷筒纸：长度，单张纸：张数），或使用喷码机、贴标机、打标机在纸边上做出标记；离线检测系统(通常安装在检品机或复卷机上)除记录缺陷位置与标记功能外，还能够根据检测结果通过检品机将好、坏品自动分配。

针对印刷品的机器视觉系统安装在胶印机、凹印机、柔印机、印码机等印刷设备之上的相对较多，用来实时检测印刷质量，印品可以是单张纸，也可以是卷筒纸。应用于烫金、压凹凸、模切等印后加工设备上的相对较少，现结合工作实际，就在线检测系统运用于卷烟商标卷到卷烫印设备，谈谈自己的体会。

单张的卷烟商标与卷盘

第5章基于机器视觉的测控技术主要内容机器视觉测控系统数字图像处理图像融合技术典型应用 HALCON简介1

第5章基于机器视觉的测控技术在人类感知外部信息的过程中，通过视觉获得的信息占全部获取信息的75%。随着计算机技术和自动化技术突飞猛进的发展，机器视觉取得了长足的进步，在现代工业、农业、国防以及科学研究等众多领域取得了广泛应用。

2

第5章基于机器视觉的测控技术介绍机器视觉测控系统、数字图像处理方法以及图像信息融合术，简要介绍应用作者研制的 ZM-VS1300视觉智能测控系统平台研制开发自己专用视觉测控系统方案，最后给出了作者研制的机器视觉测控系统典型应用案例。3

5.1机器视觉测控系统概念：机器视觉测控就是将被测对象的视觉图像信息检测传递给图像处理装置，图像处理装置经过一系列处理后给出决策结果，根据决策结果实施对测控系统的相应控制。应用：广泛应用于有形物体的检测、识别和跟踪。如工业产品的尺寸测量、缺陷识别、分类判定等；微电子器件的焊点自动检测；软质、易脆零部件的检验；各种模具二维形状检测；大型工具三维自动检测等。4

5.1机器视觉测控系统原理：机器视觉测控系统一般由获取图像信息的图像测量系统、决策分类或跟踪对象的控制系统组成。可分为图像获取和图像处

第5章基于机器视觉的测控技术主要内容机器视觉测控系统数字图像处理图像融合技术典型应用 HALCON简介1

第5章基于机器视觉的测控技术在人类感知外部信息的过程中，通过视觉获得的信息占全部获取信息的75%。随着计算机技术和自动化技术突飞猛进的发展，机器视觉取得了长足的进步，在现代工业、农业、国防以及科学研究等众多领域取得了广泛应用。

2

第5章基于机器视觉的测控技术介绍机器视觉测控系统、数字图像处理方法以及图像信息融合术，简要介绍应用作者研制的 ZM-VS1300视觉智能测控系统平台研制开发自己专用视觉测控系统方案，最后给出了作者研制的机器视觉测控系统典型应用案例。3

5.1机器视觉测控系统概念：机器视觉测控就是将被测对象的视觉图像信息检测传递给图像处理装置，图像处理装置经过一系列处理后给出决策结果，根据决策结果实施对测控系统的相应控制。应用：广泛应用于有形物体的检测、识别和跟踪。如工业产品的尺寸测量、缺陷识别、分类判定等；微电子器件的焊点自动检测；软质、易脆零部件的检验；各种模具二维形状检测；大型工具三维自动检测等。4

5.1机器视觉测控系统原理：机器视觉测控系统一般由获取图像信息的图像测量系统、决策分类或跟踪对象的控制系统组成。可分为图像获取和图像处

机器视觉系统在工业检测及质量检测中的应用-深圳市视清科技有限公司

机器视觉系统在工业检测及质量检测中的应用

一、机器视觉工业检测系统类型

机器视觉工业检测系统就其检测性质和应用范围而言，分为定量和定性检测两大类，每类又分为不同的子类。机器视觉在工业在线检测的各个应用领域十分活跃，如：印刷电路板的视觉检查、钢板表面的自动探伤、大型工件平行度和垂直度测量、容器容积或杂质检测、机械零件的自动识别分类和几何尺寸测量等。此外，在许多其它方法难以检测的场合，利用机器视觉系统可以有效地实现。机器视觉的应用正越来越多地代替人去完成许多工作，这无疑在很大程度上提高了生产自动化水平和检测系统的智能水平。

二、机器视觉在质量检测中的应用实例

机器视觉系统在质量检测的各个方面得到了广泛的应用，例如：采用激光扫描与CCD探测系统的大型工件平行度、垂直度测量仪，它以稳定的准直激光束为测量基线，配以回转轴系，旋转五角标棱镜扫出互相平行或垂直的基准平面，将其与被测大型工件的各面进行比较。在加工或安装大型工件时，可用该认错器测量面间的平行度及垂直度。

以频闪光作为照明光源，利用面阵和线阵CCD作为螺纹钢外形轮廓尺寸的探测器件，实现热轧螺纹钢几何参数在线测量的动态检测系统。

视觉技术实时监控