酒瓶的視覺檢測項目該怎么設(shè)計【三拓技術(shù)】

機器視覺利用光電成像系統(tǒng)采集被控對象的圖像，由計算機或?qū)Ｓ脠D像處理控制模塊展開數(shù)據(jù)處理，依照圖像的像素分布、亮度和顏色識別尺寸、形狀和顏色。通過這種方式，計算機的快速、可重復(fù)性與人類視覺的高智能、高抽象能力相結(jié)合，大大提高了生產(chǎn)的靈活性和自動化水平。

下面是基于pc的機器視覺系統(tǒng)在啤酒生產(chǎn)線空瓶檢測中的應(yīng)用實例。今天，三拓科技以此為例，介紹各個組件的功能和選擇。該系統(tǒng)主要由攝像頭、鏡頭、光源、pc平臺和控制單元組成，相互配合，最終完成酒瓶的質(zhì)量檢測和剔除。

基于機器視覺的PC機空瓶檢測系統(tǒng)。

一、相機

選擇相機時，請考慮以下幾個方面:
分辨率:這個主要是依照拍攝視場和要求的精度來決定的。當(dāng)然，在考慮準(zhǔn)確性的時候，我們需要依照自己的軟件處理能力展開適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
幀率:依照視野和移動速度計算。
曝光時間:依照視場、相機分辨率、運動速度計算。
顏色:工業(yè)相機按顏色可分為黑白和彩色相機。如果不需要顏色信息，建議使用黑白相機展開圖像處理。
接口:依照傳輸距離、數(shù)據(jù)大小、上位機接口要求確定。

二、鏡頭

選擇鏡頭時應(yīng)考慮以下因素:

成像面:鏡頭的成像面是否與所用的ccd相機相匹配。

鏡頭的焦距、物距、視野:這個主要依照實際工作或安裝環(huán)境來確定。這些參數(shù)之間的關(guān)系是焦距越小，視角越大，最小物距越短，視角越大。以三個常用鏡頭(50mm、25mm、8mm)為例:50mm鏡頭焦距最大，所以50mm鏡頭視角最小，視野最小，物距最遠；25mm鏡頭焦距為秒；8mm鏡頭焦距最小，視角最大，視野最大，物距最短。

三、光源

光線是機器視覺系統(tǒng)的重要輸入因素，光線直接影響著輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和至少30%的應(yīng)用效果。由于被檢測物體的顏色、材質(zhì)、折射率等特性千差萬別，需要依照每個具體應(yīng)用實例選擇相應(yīng)的照明設(shè)備，才能達到最佳效果。光源依照其照明方式可分為背景光、前向光、結(jié)構(gòu)光和頻閃光。背光源是指將被測物體置于光源和相機之間，以獲取高對比度圖像；前向照明是指光源和攝像機位于被測物體的同一側(cè)，便于安裝；結(jié)構(gòu)光照明是指根據(jù)被測物體產(chǎn)生的變形解調(diào)，將光柵或線狀光源投射到被測物體上，以獲取三維信息；頻閃照明是指利用高頻光脈沖來照亮物體，攝像機需要與光源同步，以有效地捕捉高速移動物體的圖像。

光源可以依照設(shè)計中的要求選擇，但大多數(shù)情況下選擇led光源是一種趨勢。

四、PC平臺

pc機平臺接收攝像頭輸出的圖像，然后圖像處理軟件展開預(yù)處理，分析識別空瓶質(zhì)量，最后將判斷結(jié)果發(fā)送給plc。由于相機和圖像處理軟件的運行會消耗大量的系統(tǒng)資源，因此應(yīng)選擇高性能的工控機作為pc平臺，以保證系統(tǒng)的快速穩(wěn)定運行。

五、控制單元

該系統(tǒng)以plc為底層控制器，通過i/o口與光電傳感器、編碼器、噴射器和圖像采集子系統(tǒng)相連。ccd攝像機的拍攝和噴射器的動作由圖像采集子系統(tǒng)直接控制。同時，plc通過485總線與工控機相連，從工控機接收控制信息和系統(tǒng)參數(shù)。

plc負責(zé)通知圖像收集子系統(tǒng)在系統(tǒng)運行過程中及時啟動ccd攝像機，并在拍攝位置拍攝空瓶。為了達到這個目的，需要使用光電傳感器來檢測空瓶的位置。該系統(tǒng)采用反射式光電傳感器，當(dāng)它沒有接收到反射鏡反射的光束時，就會輸出觸發(fā)信號。光電傳感器安裝在ccd攝像機的拍攝位置附近，輸出連接到plc的i/o輸入端口。當(dāng)沒有空瓶經(jīng)過時，光電傳感器可以接收反射光束而不輸出信號。當(dāng)空瓶通過時，光電傳感器不能接收回光束，因此會輸出觸發(fā)信號。plc接收到輸入端口的信號后，可以判斷空瓶已經(jīng)到達拍攝位置，并從i/o輸出端口向圖像采集系統(tǒng)輸出啟動信號，從而啟動ccd攝像頭，可以及時拍攝并獲得被檢空瓶的圖像。

特殊信息處理控制模塊對采集的圖像信息展開分析處理后，會得出空瓶質(zhì)量合格的結(jié)論。如果不合格，主控工控機將通過485總線發(fā)出控制命令，要求plc控制推料器敲空瓶。plc收到敲除命令后，需要對不合格的空瓶展開校準(zhǔn)，并跟蹤其位置。當(dāng)不合格空瓶到達敲除位置時，控制錘子敲除不合格空瓶。為了確定瓶子需要被敲空的位置，系統(tǒng)中使用了一個編碼器，該編碼器與驅(qū)動傳送帶的電機相連。當(dāng)電機旋轉(zhuǎn)時，編碼器相應(yīng)地發(fā)出脈沖。通過計算脈沖的數(shù)量，我們可以知道傳送帶的移動距離。這樣，如果你能測量出不合格的空瓶移動到擊打位置需要多長時間，你就能準(zhǔn)確地將它擊出。編碼器的脈沖輸出可以預(yù)先與plc的i/o輸入端口連接，然后將一個空瓶放在傳送帶上依次通過檢測位置和擊打位置。plc使用計數(shù)器記錄過程中的脈沖數(shù)，對應(yīng)于檢測位置和擊打位置之間的距離。

六、視覺處理軟件

圖像處理軟件是基于pc的機器視覺系統(tǒng)的重要組成部分，它主要通過對圖像的分析、處理和識別來處理特定的目標(biāo)特征。視覺處理軟件的編程非常復(fù)雜。如果從底層開始，往往需要較長的開發(fā)周期，編寫的軟件運行速度和穩(wěn)定性都很難達到要求。為了滿足系統(tǒng)集成商和終端用戶的需求，三拓科技為各系列產(chǎn)品開發(fā)了相應(yīng)的圖像處理軟件包。這樣，用戶可以專注于軟件應(yīng)用的開發(fā)，使用這些軟件包展開二次開發(fā)，節(jié)省了開發(fā)成本。

基于pc機的機器視覺系統(tǒng)具有高速、高精度和高自動化的特點。它集當(dāng)今的傳感器、計算機、數(shù)字圖像處理和機器視覺技術(shù)于一體，可應(yīng)用于工業(yè)制造、電子半導(dǎo)體、包裝、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、啤酒生產(chǎn)等領(lǐng)域，可大大提高現(xiàn)有生產(chǎn)線的自動化水平，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。隨著社會生產(chǎn)力和工廠自動化程度的不斷提高，該技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。

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