实用案例分析
5、检测牙膏管口边缘毛刺： A、对物件进行旋转位置识别 B、检测管口是否有毛刺或其他障碍物 C、通过异步触发器对图像进行整体评估
实用案例分析
6、颜料盒生产时的粘贴物监控： A、安放颜料块前，监控颜料盒每一格中注入的胶水量
实用案例分析
7、检验传动轴是否正确安装，并且编码一致： A、自动检测编码存在与否，以及封口和卡子的位置
机器视觉系统概述
机器视觉的工作原理
机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标标转换成图像信号， 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，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特 征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出 结果，包括尺寸、角度、个数、合格 / 不合格、有 / 无等，实现自动 识别功能。
机器视觉系统概述
人类视觉
适应性 智能 彩色识别能 力 灰度分辨力 空间分辨力 适应性强，可在复杂及变化的环境中识别目 标 具有高级智能，可运用逻辑分析及推理能力 识别变化的目标，并能总结规律 对色彩的分辨能力强，但容易受人的心理影 响，不能量化 差，一般只能分辨64个灰度级 分辨率较差，不能观看微小的目标
机器视觉系统概述
§ 什么是视觉系统 § 工作原理 § 系统构成 § 系统特点 § 机器视觉发展史 § 特点&为什么要使用机器视觉&人机对比 § 硬件分类 § 主要行业应用&实际案例
§ 机器视觉主要功能
§ 机器视觉优势
机器视觉系统概述
什么是机器视觉系统
机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。
机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像获取装置，分 CMOS 和CCD 两种）将被获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。
机器视觉系统概述
机器视觉的应用范围
机器视觉应用主要包括两个方面：识别和检测。识别：确定一 个产品（零件，对象，目标等）是属于所给定范围中的哪一种 的过程。 检测：就是确定一个产品（零件，对象，目标等）偏离于所给 定的一组标准的过程。
机器视觉的应用范围非常广泛，应用范围几乎涵盖国民经济的 各个行业，主要包括：工业、农业、医药、军事、航天、气象 、天文、公安、安全等。
• 一是机器视觉最先的应用来自“机器人”的研制，也就是说， 机器视觉首先是在机器人的研究中发展起来的； • 二是20世纪70年代CCD图像传感器的出现，CCD摄像机替代硅靶 摄像是机器视觉发展历程中的一个重要转折点； • 三是20世纪80年代CPU、DSP等图像处理硬件技术的飞速进步， 为机器视觉飞速发展提供了基础条件。
机器视觉系统概述
1.汽车行业 A、汽车电子产品中的接插件生产过程中，要求生产效率和成 品尺寸精度都较高 ，视觉系统能够对工件的实施24小时在 线检测 。 B、轴承生产中对滚珠数量的计数、滚珠间隙的检测和滚珠及 内外圈的破损的检查。 C、轴承密封圈的生产中对焊接的光洁度和有否凹陷、裂缝、 膨胀及不规则颜色的检测。 D、发动机识别、总装、等等各个环节的检测应用。
速度 感光范围 环境要求 观测精度 其它
0.1秒的视觉暂留使人眼无法看清较快速运 动的目标 400nm-750nm范围的可见光 对环境温度、湿度的适应性差，另外有许多 场合对人有损害 精度低，无法量化 主观性，受心理影响，易疲劳
机器视觉系统概述
目前机器视觉朝着两个大方向在发展： 一个是嵌入式，如传感器和智能相机-IMPACT A、T、C 另一个是基于PC的视觉系统-M系列 两者不能说孰优孰劣，它们都有各自的适用场合和适用时期。 • 嵌入式图像处理系统： DSP、 FPGA、CPU • 基于PC的视觉系统：结构及功能复杂，可多路并行处理。 • 小型机器视觉系统：结构简单，稳定性好，开发周期长。
机器视觉系统概述
近十年来，嵌入式产品如传感器和智能相机，逐渐占领了部分 机器视觉市场。智能相机是一种高度集成化的微小型机器视觉 系统，它将图像采集、处理和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。
• 未来的发展方向是智能相机与基于微机的机器视觉系统之间的 性能差距越来越小，而智能相机凭借其成本低、简单易用、结 构紧凑等优点将得到越来越广泛的应用。因此，越来越多的相 机和板卡制造商都在开发智能相机。
机器视觉系统概述
基于PC的视觉系统利用了PC的开放性、高度的编程灵活性和良 好的Windows界面，同时系统总体成本较低。PC-Based系统一般 可接多个镜头，满足特殊场合的集成应用需求。
• 以我们公司的M系列产品为例，可以同时支持四个Gige相机，配 套软件方面，可视化控件、图形化编程环境，甚至Windows下的 其他编程软件都可以集成到一个界面，用户可用它快速开发复 杂高级的应用。
机器视觉系统概述
机器视觉系统的构成 一个典型的工业机器视觉系统包括：
光源 镜头 相机（包括CCD 相机和COMS相机) 图像处理单元（或图像捕获卡） 图像处理软件 监视器 通讯 / 输入输出单元等
机器视觉系统概述
24 VDC电源 I/O
IMPACT
Ethernet (可选) 串口 (可选) 操作界面(可选) 相机
机器视觉系统概述
空间分辨力，通过配置各种光学镜头可以观测小到微米，大到 天体的目标。 速度，相机快门时间可达微秒级，高速相机帧率可达1000以上 。 感光范围，从紫外到红外很宽的光谱范围，还有射线特殊相机 。 环境要求，对对环境适应性强，可以加防护装置。 灰度分辨力，目前一般多使用8bit，256灰度等级，采集系统可 以具有10bit，12bit，16bit等灰度等级。 非接触测量
10. 保险、恶略环境、操作人员安全等等
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机器视觉系统概述
1990-1998年为初级阶段。期间真正的机器视觉系统市场销售额微乎 其微。主要的国际机器视觉厂商还没有进入中国市场。自从1998年， 越来越多的电子和半导体工厂，包括香港和台湾投资的工厂，落户广 东和上海。带有机器视觉的整套的生产线和高级设备被引入中国。 1998-2002年定义为机器视觉概念引入期。在此阶段，许多著名视觉 设备供应商，例如，北京和利时电机技术有限公司曾经被五家外国公 司选做主要代理商或解决方案提供商。 从2002年至今，我们称之为机器视觉发展期，中国机器视觉呈快速增 长趋势。
机器视觉优势
1.
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
质量 & 精度 – 一致性、无主观意识、, 24/7在线监测
劳动力成本 – 机器视觉更具有成本效益 减少废料 - 捕捉生产过程中有缺陷的产品提早剔出 速度 – 机器视觉检测快于人工检测 客户关系 – 使用机器视觉维系客户 数据备份 – 使用数据工具保存产品检测数据 技术配合 – 联网其它工厂自动化 (机器人) 远端监控 – 远程诊断调试设备以及排除故障 错误校对 – 在错误发生前冗余检测
实用案例分析
3、装瓶过程中最严格的质检员： A、瓶体分类 B、标签检查 C、缺损识别 D、灌瓶液位测量 E、支持动态检测，吞吐量可达：25 物件/秒
实用案例分析
4、完整性检测：-确保标签与实际物品相符 A、标签印刷是否正确 B、外形轮廓检查 C、表面检测 D、代码识别 E、可使用频闪或连续光源 F、支持动态或静态检测吞吐量：10 物件/秒
感应器
镜头
产品方向 光源 剔除装置
触发信号 错误信号输出 电源 I/O 控制器
PLC
不良品
机器视觉系统概述
其起点难以准确考证，其大致的发展历程是 ： 20世纪50年代提出机器视觉概念 20世纪70年代真正开始发展 20世纪80年代进入发展正轨 20世纪90年代发展趋于成熟 20世纪90年代后高速发展
机器视觉系统概述
2.电子行业 A、对 IC表面字符的识别及管脚数目的检查、长短脚的判别、 管脚间距离的检测。 B、高速贴片机上对电子元件的快速定位。 C、精密电子元件上微少的异物和缺陷的检查，进行晶片单品 合格与否的判定。
机器视觉系统概述
3、包装行业 A、对包装袋表面条码读取和生产日期的检测。 B、药片生产中对药片的外形及其包装情况的检查。 C、胶囊生产中对壁厚和外观的检查。
机器视觉
适应性差，容易受复杂背景及环境变化的影响 虽然可利用人工智能及神经网络技术，但智能很差， 不能很好地识别变化的目标 受硬件条件的制约，目前一般的图像采集系统对色 彩的分辨能力较差，但具有可量化的优点 强，目前一般使用256灰度级，采集系统可具有 10bit、12bit、16bit等灰度级 目前有4K×4K的面阵摄像机和8K的线阵摄像机，通 过备置各种光学镜头，可以观测小到微米大 到天体的目标 快门时间可达到10微妙左右，高速像机帧率可达到 1000以上，处理器的速度越来越快 从紫外到红外的较宽光谱范围，另外有X光等特殊 摄像机 对环境适应性强，另外可加防护装置 精度高，可到微米级，易量化 客观性，可连续工作
机器视觉系统概述
机器视觉的功能特点是随着工业自动化的发展而逐渐完善和发 展的。据不完全统计，目前全球整个视觉市场总量大概在70亿 美元这个规模，并且按照每年8.8%的速度在增长。 而在中国，由于工业自动化程度还没有达到国外的先进水平， 所以机器视觉在中国的应用还处于起步阶段，但是随着制造业 对自动化的需求以及对生产质量和管理水平的不断提高，中国 对于机器视觉的需求将会不断上升。
机器视觉系统概述
机器视觉的特点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不适 合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用 机器视觉来替代人工视觉； 同时在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且 精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动 化程度； 而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技 术。