检测目标物
目标物是什么，目标物的形状、大小等
检测目的
工作距离 目标大小 分辨率 检测速度 工位信号 材质
具体检测哪些指标如位置、缺陷、尺寸等
镜头到物体的距离即物距 即确定系统的视场 测量尺寸精度要求有多高 每分钟测量的快慢及对图像处理速度的要求 有工位触发信号还是需要自动连续拍摄图像 物体是什么材料的，表面光学性质怎样？
• 机器视觉的定义： 机器视觉是通过光学的、非接触的传感器自动地 获取和解释处理一个真实物体的图像，以获取所 需信息或用于控制机器运动或过程。 • 机器视觉技术涉及数字图像处理技术、模式识别、 自动控制、光源和光学成像知识、模拟与数字视 频技术、计算机软硬件和人机接口等多学科理论 和技术。
机器视觉的基础
光源
• 光源不是简单的照亮物体，以合适的方式将光线投射到被测目 标上，应尽可能地突出拍摄目标的特征量部分，使需要检测的 部分与那些不重要部分之间应尽可能地产生明显的区别，增加 足够的对比度；同时还应保证足够的整体亮度、强度等。好光 源和照明方式的设计能够改善整个系统的分辨率，降低噪声， 简化图像分析与处理的软件算法，因此在机器视觉应用系统中， 好的光源与照明方案往往对整个系统起着非常重要的提升作用， 是视觉图像采集中一个关键的环节。对光源和照明系统设计的 原则要求“照明均匀，避免反光”．
• 机器视觉主要研究利用计算机来模拟人的视觉功 能，采用一个或多个摄像机抓拍客观事物的实际 图像，经过数字化等一系列处理提取需要的特征 信息，然后加以理解并通过逻辑运算最终实现工 业生产和科学研究中的检测、测量和控制等功能。 一个典型的机器视觉应用系统包括光源、光学镜 头、摄像机、图像采集卡、图像处理系统(或平 台)、机器视觉软件模块、输入输出和控制执行模 块等部件。
摄像机
• 摄像机实际上是一个光电转换装置，既将图像传感器所接收到 的光学图像，转化为计算机所能处理的电信号。 • 根据用户应用需求选择合适的摄像机，需要考虑一下几个问题： 1. 图像分辨率； 2. 扫描方式；按照扫描方式摄像机可分为面扫描和线扫描； 其中面扫描一次只能拍摄一幅图像，而线扫描摄像机的特点是 运动平稳，速度跟踪精度高，光源强度要求高，适用动态目标 连续无遗漏的高分辨率高精度检测。 3. 颜色的选择；摄像机的颜色分为黑白和彩色； 4. 输出输入接口； 对于运动目标，减少图像拖尾模糊现象，曝光时间估算公 式为： T=P*O/(L*V)；
如果选择的光源，能使图像达到这些基本的要 求，就完成了机器视觉系统集成的第1步；
• 1)充分利用视场，使被检测物体特征充满视场， 从而可以最大限度地利用系统的分辨率； • 2)对比度合适； • 3)焦距准确图像没有因为景深或运动而不清晰；
• 4)照明均匀，避免反光；
• 5)图像畸变小； • 6)感兴趣的特征容易被检测识别，其他特征不显 示或得到抑制；
机器视觉系统的设计
• 1.用户需求分析：
准确地描述机器视觉系统需要完成的功能和工作环 境，对于整个机器视觉系统的成功集成是至关重要的。 因此要和用户进行深层沟通，要知道检测目标物的 形态，包括其大小、形状、颜色和工作环境，只有明确了 系统的需求信息，专业技术人员才有可能提出切实可行的 解决方案。
镜头
• 在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将成像目标聚焦 在图像传感器的光敏面上。镜头的质量直接影响到机器 视觉系统的整体性能；合理选择并安装光学镜头，是机 器视觉设计的重要环节；
• 光学镜头的基本参数包括焦距、相对孔径和像面尺寸， 其中焦距决定了成像目标在图像传感器的图像大小，相 对孔径直接影响着镜头的分辨率和照度。选择光学镜头 应注意：第一要保证镜头的成像面大小要与所选择的摄 像机匹配，第二根据用户需求所提出的实际工作距离或 预留空间计算并
• 图像处理包括图像增强和图像分析两部分；图像增 强是指经过某种处理，使图像改变，实现对比度增 加、特征突出等目的；而图像分析是指经过某种运 算，来提取某种有用的信息，如有无、好坏、位置 等，以便用来进行判断和控制； • 在机器视觉系统集成时，图像增强算法是在图像分 析前作为图像预处理进行的，而图像分析算法才是 机器视觉真正需要解决的问题，而且需要很多的实 践经验；
• 七.其它部件
机械设计
由于需求不同，系统对机械部分的要求差别 很大，如果是全自动的机器视觉系统，机械部 分一般需要完成的功能有理料、输送、定位、 剔除、下料等功能，而有的机器视觉系统则只 需要适当的固定支架来固定相机、镜头、光源 和计算机即可，差别很大。
在很多情形下，机械设计在机器视觉系统中 占了很大的比重，而且是系统的关键部分，但 投入相对较少，导致整个系统开发过程不顺利。
机器视觉系统设计技术要点
内容简介
一、机器视觉的概述 二、机器视觉系统的设计 三、机器视觉的典型应用
四、机器视觉系统总结
机器视觉的概述
• 视觉在人类观察和认知世界的过程中扮演极为重要的 角色，据统计人类从外部世界获取的信息约有80％来
自视觉器官。
• 机器视觉目前已经形成一门发展迅速的新兴学科，它 可以代替人眼对目标进行识别、跟踪测量和检验以及 机器人导航等方面的工作。
合格判据
剔除或控制信号 工作环境
有无合格/不合格的定义
是否需要自动剔除次品或控制机器动作？怎 样剔除？在什么位置进行？需要什么信号？ 工作环境的温度、湿度、粉尘、杂散光等
2.机器视觉系统的方案设计
设计机器视觉系统需要考虑以下几个部分：
• 一.机械设计
• 二.光源
• 三.镜头 • 四.摄像机 • 五.图像采集卡 • 六.图像处理软件
图像采集卡
• 图像采集卡是机器视觉硬件的重要组成部分，具有控制 摄像机拍摄、数字化视频信息等功能，它是连接图像采 集和处理分析部分的桥梁；图像采集卡与摄像机联系紧 密，在选择采集卡时需要注意以下几个事项： 1. 所支持摄像机的类型；包括扫描方式和输出形式， 图像采集卡与选择的摄像机要相匹配； 2. 数据流量能够满足图像信号传输的基本要求； 3. 图像采集卡应与计算机硬件平台以及软件操作系 统完全兼容， 能够进行二次开发； 4. 具备多路数字I/O口功能；对外部设备进行必要控 制；