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第一步是確定要求并確定是否可行

 

機(jī)器視覺一詞可以想象是具有一組眼睛的計(jì)算機(jī)進(jìn)行檢測或檢驗(yàn)行為。為了開發(fā)機(jī)器視覺應(yīng)用的完整解決方案，視覺工程師執(zhí)行一系列通常分為五個(gè)類別的任務(wù)：計(jì)劃，設(shè)計(jì)，構(gòu)建，集成和驗(yàn)證。

 

計(jì)劃

 

對(duì)于許多視覺工程師來說，任何解決方案的第一步是確定每次檢查的要求并確定是否可能。需要考慮幾個(gè)因素，如：

?正在檢查什么

?所需檢查次數(shù)

?檢查速度

?機(jī)械設(shè)計(jì)限制

?性能要求

?時(shí)間和成本

 規(guī)劃階段進(jìn)入設(shè)計(jì)階段進(jìn)行驗(yàn)證。為了確保要求可以實(shí)現(xiàn)，原型完成。如果視覺工程師認(rèn)為檢查是可以實(shí)現(xiàn)的，則可能不需要原型設(shè)計(jì)。然而，驗(yàn)證總是有益的，因?yàn)殡S后在解決方案中的更改將影響時(shí)間和成本。

 

方案設(shè)計(jì)

 

根據(jù)檢查要求，為每個(gè)視覺應(yīng)用程序創(chuàng)建和測試初始視覺設(shè)計(jì)?？梢杂袔讉€(gè)視覺站，都有不同的光學(xué)設(shè)置。在設(shè)計(jì)視覺站時(shí)，每個(gè)攝像機(jī)，鏡頭和光線都需要考慮幾個(gè)因素。

?相機(jī)規(guī)格

?相機(jī)數(shù)量

?相機(jī)類型

?單色或彩色

?解析度

?幀速率

?通訊協(xié)議

?曝光/快門速度

?獲得

?鏡頭規(guī)格

?鏡頭類型

?焦距

?工作距離

?間隔

?視野

?過濾

?光圈

?燈光規(guī)格

?燈數(shù)

?燈光類型

?尺寸

?顏色

?距離零件

?強(qiáng)度

 

一旦確定了一些因素，就設(shè)置了一個(gè)視覺設(shè)計(jì)原型來捕獲樣本部分的圖像。必須通過在圖像中具有適當(dāng)?shù)膶?duì)比度來通過軟件來檢測主要特征。該過程涉及調(diào)整光學(xué)設(shè)備。

 

圖像由通常由分辨率定義的像素陣列組成。機(jī)器視覺軟件使用這些像素，以及預(yù)定的算法來定義圖像中的零件的某些特征。它遵循與面部識(shí)別軟件相同的概念。該軟件搜索圖像中的某些像素排列以識(shí)別臉部特征。例如，眼睛周圍的邊緣會(huì)有較暗的像素，以及眼睛中心的暗像素。該軟件使用算法分析特征，并識(shí)別一張臉。類似地，機(jī)器視覺軟件遵循相同的概念。這些算法由視覺工程師使用機(jī)器視覺軟件開發(fā)。

 

也可能存在某些機(jī)械限制，這將需要額外的光學(xué)設(shè)備，例如鏡子。還可能存在需要改變?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)械限制。例如，由于圍繞光學(xué)元件的自動(dòng)化中的一些工具，工作距離可能需要在300mm和320mm之間。鏡頭需要更換的機(jī)會(huì)以及延長管的添加。

 

如果圖像不符合要求，請(qǐng)進(jìn)行故障排除。更改各種參數(shù)以允許更合適的圖像。照明可能需要改變，或者可能需要添加偏光片。原型設(shè)計(jì)允許視覺工程師驗(yàn)證視覺設(shè)計(jì)以及創(chuàng)建它們。

 

常規(guī)機(jī)器視覺攝像機(jī)通常需要視覺控制器。如果使用智能相機(jī)，則不需要外部視覺控制器。視覺控制器是用于與光學(xué)設(shè)備進(jìn)行通信的專用單元，例如照相機(jī)和燈。視覺控制器應(yīng)具備滿足檢測要求的能力。這意味著它必須能夠處理與用于檢查的設(shè)備以及所需的其他I / O協(xié)議的通信。

 

在這個(gè)階段，應(yīng)該清楚視力檢查的要求是否可以實(shí)現(xiàn)。軟件應(yīng)該能夠檢測到處理檢查所需的功能。為了驗(yàn)證軟件能夠檢測邊緣，請(qǐng)使用在檢查期間將使用的幾個(gè)工具（即邊緣定位工具）來確保軟件可以檢測某些邊緣。試圖改變?cè)O(shè)計(jì)，這可能會(huì)增加解決方案的成本。在現(xiàn)階段確保對(duì)視覺設(shè)計(jì)的信心。

 

系統(tǒng)開發(fā)

 

機(jī)器視覺軟件可以有各種工具來幫助分析部件中的功能。構(gòu)建代碼之前首先要做的是使用示例圖像來規(guī)劃代碼的構(gòu)建方式。這也將取決于將要使用的機(jī)器視覺軟件。使用已設(shè)計(jì)的設(shè)置，在此階段中抓取好的和壞的零件的幾個(gè)圖像。

 

不同的軟件可以有不同的工具集。某些軟件可能無法跟上自動(dòng)化的周期時(shí)間。如果檢查需要快速循環(huán)時(shí)間，則必須在該時(shí)間內(nèi)完成全面檢查。所有這些都回到了檢查要求，以決定使用哪種軟件。

 

根據(jù)檢查的要求，構(gòu)建代碼時(shí)需要考慮幾個(gè)因素。一些例子包括：

?每部照相機(jī)需要拍攝多張圖像嗎？

?需要檢查的功能有哪些？

?光需要頻閃多少？

?你想分析的部分是什么？

?需要使用哪些工具進(jìn)行檢查？（邊緣工具，“blob”工具，校準(zhǔn)等）

?校準(zhǔn)如何進(jìn)行？

?是否有與軟件通信的東西？

?環(huán)境照明如何發(fā)揮作用？

?如果檢查涉及到光，此光線何時(shí)觸發(fā)？在整個(gè)檢查過程中是否仍然存在？有頻閃嗎如果需要使用相機(jī)觸發(fā)燈，則需要使用軟件來計(jì)算。如果有一個(gè)頻閃單元涉及，該單元頻閃多長？

 

需要在軟件中執(zhí)行一系列工具以進(jìn)行檢查。工具也需要相應(yīng)放置，以確保軟件只檢查需要檢查的功能。使用這些工具需要有一定的邏輯。例如，如果軟件檢測到缺陷，則該部分是失敗的，輸出錯(cuò)誤代碼并顯示結(jié)果。

 

該信息需要發(fā)送到與自動(dòng)化一起使用的任何外部控制器。如果零件是通過或失敗，它將允許機(jī)器知道如何處理零件。通過這些通信，還需要I / O功能與自動(dòng)化的其余部分進(jìn)行通信。

 

通過溝通，還需要一個(gè)用戶界面（UI），為用戶提供一個(gè)易于理解的界面。這意味著確保所有結(jié)果都容易可見，操作員可以輕松使用任何其他功能。操作員也應(yīng)該易于理解錯(cuò)誤代碼。

 

對(duì)于精確測量，需要有一個(gè)校準(zhǔn)步驟，使軟件能夠從圖像中測量特征。一種方法是使用校準(zhǔn)網(wǎng)格。校準(zhǔn)網(wǎng)格的圖像將從視覺站取出，以允許校準(zhǔn)檢查。大多數(shù)機(jī)器視覺軟件都將有一個(gè)工具。該工具可以選擇使用校準(zhǔn)網(wǎng)格，并且會(huì)詢問該網(wǎng)格的參數(shù)。

 

整合

 

集成階段是所有光學(xué)設(shè)備與其他自動(dòng)化系統(tǒng)集成在一起的地方。這就是一切都在一起的一個(gè)整體。

 

在集成階段要做的第一件事是確保將所有硬件配置并安裝到自動(dòng)化組件上。根據(jù)設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)規(guī)格調(diào)整每個(gè)視覺站。確保所有通信在所有設(shè)備之間運(yùn)行。

 

使用前面開發(fā)的校準(zhǔn)步驟，校準(zhǔn)光學(xué)等系統(tǒng)設(shè)備。

下載1：OpenCV-Contrib擴(kuò)展模塊中文版教程

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下載2：Python視覺實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目52講

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