视觉检测实验报告1.docx

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视觉检测实验报告1

视觉检测技术试验

题目：

MV-BDP2000S视觉皮带传送试验台功能认识试验

学院：

信息科学与工程学院

专业班级：

测控技术与仪器1401

学号：

********X

学生姓名：

***

指导教师：

**

设计时间：

2017.11.06

一、试验台介绍

本次试验中以维视数字图像技术有限公司（MICROVISION）推出MV-BDP200S机器视觉皮带传送实验开发平台（高级型）作为主要的实验设备，主要针对小型电子产品的外形和外观检测等，应用于提供高效的产品质量控制系统。

本设备采用MV-MVIPS机器视觉图像处理控制器软件，该软件具有强大的缺陷识别功能、测量功能、色差检测、OCR&OCV识别检测，主要针对检测各类小型机械或电子产品的外观和外形，对于OK和NG产品实施分类管理放置。

同时硬件上设计了组合式的照明及控制系统，创造了一个最优的光照系统及相对封闭的工作环境，有效的解决了环境对检测精度的影响，同时满足了待检产品对光照条件的要求。

运用强大的检测及分析软件工具对被测产品进行定位、测量、分析。

1.1试验台主要构成

从整体外观来看，设备可以分为以下几个部分：

机柜部分、传送部分、视觉检测部分、分选机构部分。

设备的整体视图如图1所示:

图1整体设备部分视图

1.1.1机柜部分

机柜部分包括了运动控制的所有控制单元以及通讯单元，各控制单元及通讯单元合理地布局在机柜内部，其线路及控制模块均已安装调试完成，不需要做任何工作，注意：

在日常使用中不要打开机柜盖板以防造成设备损坏，除非要做设备维修。

1.1.2传送部分

传送部分直观看到得就是透明皮带传送带以及带动皮带运动的滚轴。

传送带的运动控制由机柜中的控制单元直接控制，包括运动方向、运动速度等等。

1.1.3视觉检测部分

视觉检测部分由设备上端的暗色箱体、图像处理系统和显示器组成。

在箱体内包含了视觉检测的所有模块：

相机、镜头、光源、相关线缆、各种夹持机构；图像处理系统包括：

图像处理器、通讯模块以及相关通讯线缆。

1.1.4分选机构部分

分选机构的作用是，根据信号来对产品进行分选处理，这里的信号有两种：

OK和NG，OK代表产品合格、NG代表产品不合格。

分选机构包括：

气动分选模块、产品存储机构。

BDP200S设备一共用到3个I/O端口，其中1路输入端口，2路输出端口。

MVIPS软件中的端口应按照如下设置:

输入:

5号端口；输出:

OK信号——6号端口，NG信号——7号端口。

1.2主要器件的关键指标

本次实验中MV-BDP200S机器视觉皮带传送实验开发平台（高级型）采用MV-MVIPS机器视觉图像处理控制器软件对被测物件进行缺陷识别、测量参数、色差检测与外观外形检测等基本识别与检测。

基于机器视觉检测系统的基本设计中的视觉检测部件的组成，本小节中基于课堂所学知识及查阅资料，主要分析其中的工业相机与光源的参数及相关技术指标。

1.2.1工业数字相机

本次实验中实验开发平台选用彩色工业数字相机1280×1024ColorCCD，CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。

CCD工业相机作为机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成为有序的电信号。

选择合适的CCD工业相机是机器视觉系统设计中的重要环节，CCD工业相机的质量好坏不仅直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等，同时也与整个系统的运行模式直接相关。

（1）分辨率（Resolution）

相机每次采集图像的像素点数（Pixels），对于数字工业相机一般是直接与光电传感器的像元数对应的，对于模拟相机则是取决于视频制式，PAL制为768*576，NTSC制为640*480，本实验中相机分辨率为1280*1024。

（2）最大帧率（FrameRate）/行频（LineRate）

相机采集传输图像的速率，对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec），对于线阵相机为每秒采集的行数（Hz）。

本实验设备中对应于实验台的检测速度指标1.5s/件。

（3）曝光方式（Exposure）和快门速度（Shutter）

对于线阵相机都是逐行曝光的方式，可以选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时间可以与行周期一致，也可以设定一个固定的时间；面阵工业相机有帧曝光、场曝光和滚动行曝光等几种常见方式，数字工业相机一般都提供外触发采集图像的功能。

快门速度一般可到10微秒，高速工业相机还可以更快。

（4）像元尺寸（PixelSize）

像元大小和像元数（分辨率）共同决定了相机靶面的大小。

目前数字工业相机像元尺寸一般为3μm-10μm，一般像元尺寸越小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高。

1.2.2光源

本次实验中实验开发平台选用AFT-RL系列环形低角度光源，这是一款专为机器视觉、工业检测、工业体视显微镜设计的高亮度LED光源，亮度可调、低温、均衡、无闪烁，无阴影，特有的内嵌式结构，用户可以根据需要加装偏光片，减少光线干扰从而显著提高图像质量，广泛应用于工业显微、线路板照明、晶片及工件检测、视觉定位等系统中。

本次实验的实验开发平台选用的光源的型号为AFT-RL12068W其相关参数说明如下:

（1）型号说明

AFT:

公司名，RL:

环形光源，120:

外径尺寸单位mm，68:

内径尺寸单位mm。

（2）角度与颜色

光照角度45°，光照颜色（W）:

白色。

（3）工作电压、电流及标配控制器型号

工作电压:

18（V），工作电流:

840（mA），标配控制器:

AFT-ALP2430-02。

二、仪器操作及配置流程

根据实验指导书的相关注意事项要求，在首次检测前，必须针对当前要检测的工件调整光源高度、亮度，相机曝光、增益等视觉参数，以突出工件的特征检测区域，便于进行检测；根据工件的重量、尺寸调整气压，确保可以将工件筛选出去；如果要调整皮带的运动速度，则软件中的I/O触发延迟也要进行调整，以确保可以准确（及时）触发相机、启动气压阀。

2.1视觉检测部分的调试

如下图2所示为视觉检测部分的内部结构示意图，实验前调试的有图中所示的3个位置。

图2视觉检测部分的内部结构示意图

图示三部分标号作用分别为:

:

调节相机的前后位置；

:

调节相机高度；

:

调节光源高度。

2.1.1调节相机前后位置的方法

使用内六角扳手，将下图3所示位置的两个固定螺丝松开，然后就可以前后移动相机位置。

图3相机前后位置调整示意图

2.1.2调节相机高度的方法

使用内六角扳手，将下图4所示位置的4个固定螺丝松开，然后就可以上下移动相机位置。

图4相机高度调整示意图

2.1.3调节光源高度的方法

使用内六角扳手，将下图5所示位置的4个固定螺丝松开，然后就可以上下移动光源位置。

图5光源高度调整示意图

2.2设备性能的调试

性能调试，就是要将设备的各项运行参数调节到一定范围，使得设备能够满足当前项目检测需求。

主要有两方面的调试：

运动性能调试和视觉检测性能调试。

2.2.1运动性能调试的参数

运动性能调试运动性能注意包括以下方面：

运行速度、运行方向、皮带松紧度、气压大小等。

（1）运行速度

通过设备面板上的速度旋钮调节。

当然，速度的大小需要根据实际使用情况确定一个合理的范围。

（2）运行方向

通过设备面板上的方向旋钮调节。

一般情况下，方向是从左至右运行（上料在左侧，导向块处）。

如果有特殊需求，可以改变运行方向。

（3）皮带松紧度

需要使用扳手调节设备滚轮。

一般情况下，皮带的松紧度在出厂时已经调节到最佳状态，不需要客户调节。

（4）气压大小

通过设备上的调压阀进行调节。

气压的大小需要根据使用情况确定，主要考虑的是多大的气压可以将NG工件分选出来，这个需要进行多次试验。

2.2.1视觉检测性能调试的步骤

视觉检测性能是一个综合的性能要求。

它受多方面因素的影响，包括：

相机、镜头、光源、速度、触发以及视觉软件。

（1）最基本的要求是能清晰获取图像。

这种情况下，我们可以先让传送带处于静止状态，然后将工件放置在相机正下方，然后通过调节“物距”、“曝光”、“光源亮度”、“光源高度”等等的视觉参数来最终获取到清晰的图像。

（2）需要配合视觉软件进行检测效果的验证。

方法是在视觉软件中采集图像，并针对检测需求配置合适的检测程序。

（3）当程序配置好后，就可以开启传送带，进行实际运行，观察检测效果，并随时进行调整。

三、仪器主要测量指标分析

鉴于本次实验中的MV-BDP200S机器视觉皮带传送实验开发平台主要针对小型电子产品的外形和外观检测的功能特性，以及MV-MVIPS机器视觉图像处理控制器软件所具有强大的缺陷识别功能、测量功能、色差检测、尺寸测量、OCR&OCV识别检测等功能模块。

本次实验中利用其先进的图像处理算法及基于轮廓定位和模板匹配相结合的识别技术，分别进行了字符识别试验和尺寸检测试验，下面分别对两组试验进行仪器测量指标分析。

3.1OCR&OCV字符识别指标分析

OCR&OCV检测大概可分为两个步骤，一是提取，二是识别。

其功能描述大致如下:

采集到一张标准图像后，创建标准模版，在此基础上针对检测要求设置矩形检测区域，并训练字符集，然后对拍摄的每张被检测对象的图像进行实时OCR&OCV检测，检测出被测对象的缺陷或者根据OCR检测进行分类。

为了适应复杂、多种多样的被测对象，此功能模块提供OCR和OCV两类不同的算法模块。

OCR支持矩形检测区域设置不同的属性，选用不同的算法和子库；OCV可以检测字符上的微小缺陷。

3.3.1OCR检测的参数

OCR检测中的主要操作流程可分为5个过程:

获得模版图像；

创建模版；

模版分析；

保存模版；

开始检测。

其测量指标的设置与分析都包含在过程

和

中，选取主要参数分析如下:

（1）起始角度和角度范围

起始角度是指算法搜索的起始角度，根据目标可能变化的角度范围设定，而角度范围是指从起始角度开始，控制算法在多大角度范围内搜索目标，设置时应在允许的情况下，尽可能小。

（2）检测级别

设定该区域检测精度级别，0级为不检测，1级为最低精度检测，2级、3级、4级、5级检测精度级别逐步提高，一般默认为3级。

（3）匹配相关

用来表示该矩形检测区域和哪个匹配矩形关联。

设置关联后，该矩形检测区域的位置随之关联区域的配准信息做相应的变化。

3.2尺寸测量指标分析

尺寸测量是机器视觉技术应用最普遍的功能，特别是在自动化制造行业中，包括物件的长度、孔径、直径等都是典型的物件待测几何参数。

基于机器视觉的尺寸测量技术属于非接触性测量，具有检测精度高、速度快、成本低、便于安装等优点，不但可以获取在线产品的尺寸参数检测，同时可对产品做出在线实时判定和分拣，应用十分普遍。

此次实验设备的尺寸测量模块的主要任务可总结为两点:

即定位、测量。

要测量工件的各种尺寸，首先必须将工件定位准确，再应用边缘提取等算法提取出相关检测区域的特征，最后进行尺寸的测量并输出结果。

3.2.1尺寸测量的参数

根据尺寸测量的任务特点即定位、测量两大基本任务分析如下指标:

（1）ROI宽度

此项指标的设定仅对直线测量区域有效，决定测量时直线两边的多少范围参与测量算法。

理论上参与范围越大，抗干扰能力越强。

（2）边缘指标

边缘指标中包含边缘组设置、边缘选择、边缘强度与边缘平滑等相关指标的设定。

其中边缘组是决定测量结果是否以边缘对的方式出现；边缘选择是对测量结果的选择；边缘强度是调节提取边缘的敏感程度，若边缘较弱，应向“左”调整；边缘平滑是选择当图像受噪声干扰严重时，先对图像进行滤波处理。

（3）插值方式

该指标用于指定测量的精确度，精确度越高，算法执行时间越长。

而通过分析选项的设置可以令控制是否为实时分析结果。

四、仪器采集或测量的试样

4.1字符识别试验结果

基于OCR字符识别的基本工作流程（即图像采集、创建模版、图像分析、输出结果）的试验操作步骤与MV-MVIPS机器视觉图像处理控制器软件的结果如图6至图8所示:

图6采集的图像

图7创建模版的界面图像

图8方向矫正后的检测结果

4.2尺寸测量试验结果

图9模版绘制

根据尺寸测量的基本流程，先选择一件标准产品，对其进行静态图像采集，然后选择一张标准的图像作为模版，设置标准模版相应的区域尺寸作为后续尺寸测量的标准。

结合机器视觉实验平台上的摄像机采集待测物体静态或动态图像，将其送入计算机中的MVIPS软件，软件对每一幅实时采集的图像定位，并与标准模版设置的检测区域尺寸进行对比，给出最终的结果。

其实验中的检测流程与结果如图9至图11所示:

图10测量区域选择

图11实验结果

4.3实验总结

通过此次实验，在课堂学习过有关视觉检测技术的理论知识基础上，经过实践的仪器操作与检测流程的学习，对于机器视觉检测技术的相关知识有了更深入的了解。

在试验过程中虽然开始时不太熟悉仪器的使用方法，但通过对仪器使用说明的研究与小组同学的共同探讨和努力，最终能够熟悉并初步掌握仪器的使用方法并完成了工件的字符识别、尺寸测量等检测任务。

总之通过此次试验能够有机会实际接触并操作使用到价值不菲的视觉检测仪器，并且开拓了眼界、增长了知识，感受颇丰、受益匪浅！