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视觉检测尺寸测量应用案例—晶新科技
作者: 发布日期:2017-05-26
视觉检测尺寸测量应用案例晶新科技
尺寸测量无论是在产品的生产过程中,还是产品生产完成后的质量检验中,都是必不可少的步骤,而机器视觉在尺寸测量方面有其独特的优势,包括零部件的尺寸测量,如距离、角度、直径;和零部件的形状匹配,如圆形、矩形等,这种测量方法不但速度快、非接触、易于自动化,而且精度还高。比如,这种非接触测量方法既可以避免对被测对象的损坏又适合被测对象不可接触的情况,如高温、高压、流体、环境危险等场合;同时机器视觉系统可以同多个尺寸一起测量,实现了测量工作的快速完成,适于在线测量;而对于微小尺寸的测量又是机器视觉系统的长处,它可以利用高倍镜头放大被测对象,使得测量精度达到微米以上。
   一般用于尺寸测量的机器视觉系统主要由监视器、照明系统、图像传感器、图像采集卡、控制器、计算机、后台图像处理程序、数据库等构成。在光源的照射下,被测工件的外形尺寸检测项目信息(如高度、宽度等)处于特定的背景中,其影像被光学系统获取经透镜滤掉杂光后聚焦在CCD传感器上,CCD传感器将其接受的光学影像转换成视频信号输出给图像采集卡,图像采集卡再将数字信号转换成数字图像信息供计算机处理和显示器显示,计算机运用图像处理算法对图形数据进行处理运算,从而求得图像中需要测量的边界点的坐标,并求出被测工件的尺寸值,最后与预先设定的标准尺寸相对比,从而判断出工件是否合格。同时计算机自动统计生成检测结果保存到数据库系统中,并可以选择将测量结果通过报表系统打印输出,其基本流程如下:
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图像采集--- 图像处理---特征提取---尺寸计算---输出结果
长度测量
长度测量是尺寸测量技术中应用最为广泛的一种测量,基于机器视觉技术的长度测量发展迅速,技术比较成熟。特别是测量精度高、速度快,对在线有形工件的实时NG(Not Good)判定、监控分拣方面应用广泛。
长度测量可分为直线间距测量与线段长度测量两种方式。
  1. 距离测量
 在距离测量时,需要对定位距离的两条直线进行识别和拟合,在得到直线方程后,可根据数学方法计算得到两线之间的距离。因此,距离测量的关键是对定位距离的直线拟合。
2)实例
距离测量的基本流程为:采集到的图像首先需要进行滤波和增强,然后通过阈值分割将其转化为二值图像,再进行边缘提取得到图像边缘,最后通过哈夫变换或者最小二乘法拟合图像中的直线并计算直线间的距离。如图6-33所示,选择一个矩形工作作为测量对象,需要测量工件上、下边间的距离。

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2.多距离测量和齿长测量
多距离是指多条平行直线间的多个距离。对于多距离测量,如果采用哈夫变乘法,则需要拟合多条直线,速度较慢,不利于实时性的要求,所以,多距离测量采用最小二乘法。
  图6-34所以为一个接插零件,需要同时测量针脚间距。


在工件检测中,有齿工件的的齿长也是重要的测量内容。齿长测量的步骤是:首先在工件图中设置待测齿长区域;然后对区域内的图像进行边缘提取;对提取到的边缘进行逐行扫描,分别获得其上、下两条的边缘点;根据得到的边缘点分别拟合出上、下两条边的直线;最后计算两条直线间的距离作为齿长的结果。
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         3.线段测量
  在工件检测中,通常要测量多边形工件的边长,即测量两个端点间的线段的长度,这种测量称为线段测量。线段测量的核心是在工作图像中找到线段的两个端点,通常这写端点是图像的角点。因此,线段测量的重点是对图像中的角点进行检测。常用的方法是基于Harris角点检测的方法进行角点检测;然后对工件图像进行轮廓检测;再利用轮廓信息对角点位置进行精确定位;最后根据检测到的角点计算角点间的线段长度。
 
面积测量
面积测量在工业测量领域中应用十分广泛,比如目前比较成熟的基于机器视觉技术的果品自动筛选设备、金属腐蚀测试设备等,都是对面积测量技术的直接应用。
  1. 基于区域标记的面积测量
  如果已知图像中待测物体的所在区域,即可通过计算该区域内的像素点的个数得到其面积。然而实际应用中,待测图像内可能有多个需要测量面积的物体,这时就需要判定区域中物体是否是独立的物体,以及区域中的物体是否只是噪声。连通区域标记可以有效地解决这一问题。它的目的就是给图像中每一个连通的区域分配一个唯一的标记值。最常用方法是8点;如果有,则判定该点为该区域内的点;如果没有,则标记其为新区域内的点。
连通区域标记的另一个用途就是可以进行小区域的消除。在求得图像中每个连通区域的面积后,可以设置一个阈值,当区域面积小于(或大于)这个阈值时,则消去改区域。这种方法可以消除一些不关注的区域,更有利于用户对目标进行后期处理。

        2.基于轮廓向量的面积测量
  数字图像中不规则区域的面积,可以用轮廓向量分析的方法进行测量。基于向量的分析方法能准确地确定边界内像素,精确地得到需要测量的面积。
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该方法的原理是按一定的方向对感兴趣区域进行边界跟踪,获得一组有序边界点。把前一边界点(P-1)到当前边界点(P)的路径称为前级向量;把当前边界点(P)到下一边界点(P+1)的路径称为次级向量。针对不同的方向结合前级向量和次级向量,来判断当前边界点右侧像素是边界点、边界内点还是边界外点。在感兴趣区域的轮廓向量已知的情况下,可以用外轮廓所包含的面积减去其内部各个内轮廓所包含的面积,就可以得出该连通域实体的面积,进而可计算出具有任意形状的每个感兴趣区域的面积。
  图6-35中是机器视觉检测泡罩内药片是否完整,可用面积测量的方法,检测内容有:泡罩缺粒、药片破损、药片颜色、药片形状、药片位置错误等。

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