機(jī)器視覺應(yīng)用的開發(fā)方案

通常在機(jī)器視覺應(yīng)用的開發(fā)方案中有一系列的過程，包括：計(jì)劃，設(shè)計(jì)，構(gòu)建，集成和驗(yàn)證。

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行，因此計(jì)劃是首要需要考慮的問題。需要考慮幾個(gè)因素，例如：正在接受檢查的是什么，所需的檢查次數(shù)，檢查速度，機(jī)械設(shè)計(jì)的限制，性能要求，時(shí)間和成本。

規(guī)劃階段過去后就是設(shè)計(jì)階段，為確保滿足要求，需要進(jìn)行原型設(shè)計(jì)。如果視覺工程師認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)檢查，則可能不需要進(jìn)行原型設(shè)計(jì)。根據(jù)檢查要求，為每個(gè)視覺應(yīng)用創(chuàng)建并測試初始視覺設(shè)計(jì)?？梢杂袔讉€(gè)視覺站，所有視覺站都有不同的光學(xué)設(shè)置。在設(shè)計(jì)視覺工作站時(shí)，每個(gè)相機(jī)，鏡頭和燈光都需要考慮幾個(gè)因素。相機(jī)規(guī)格、攝像機(jī)數(shù)量、相機(jī)類型、單色或彩色、解析度、幀率、通信協(xié)議、曝光速度、鏡頭規(guī)格、鏡頭類型、焦距、工作距離、間隔、視野、過濾、光圈、燈規(guī)格、燈的數(shù)量、光的類型、尺寸、顏色、與零件的距離、強(qiáng)度。

一旦確定了一些因素，就建立視覺設(shè)計(jì)原型以捕獲樣本部分的圖像。軟件必須通過在圖像中具有適當(dāng)?shù)膶?duì)比度來檢測關(guān)鍵特征。該過程涉及調(diào)整光學(xué)設(shè)備。

圖像由像素陣列組成，通常由分辨率定義。機(jī)器視覺軟件使用這些像素以及預(yù)定算法來定義圖像中的部件的某些特征。它遵循與面部識(shí)別軟件相同的概念。該軟件在圖像中搜索某些像素排列以識(shí)別面部特征。例如，眼睛的邊緣周圍會(huì)有較暗的像素，眼睛的中心會(huì)有較暗的像素。該軟件使用算法分析特征，并識(shí)別面部。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)。

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)器件的自動(dòng)化內(nèi)的一些工具，工作距離可能需要在300mm和320mm之間。有可能需要更換鏡頭，同時(shí)增加延長管。

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?？赡苄枰鼡Q照明或者可能需要添加偏振器。原型設(shè)計(jì)使視覺工程師能夠驗(yàn)證視覺設(shè)計(jì)并創(chuàng)建視覺設(shè)計(jì)。

常規(guī)機(jī)器視覺相機(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(例如相機(jī)和燈)進(jìn)行通信的專用單元。視覺控制器應(yīng)具備滿足檢查要求的能力。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。

在此階段，應(yīng)該清楚是否可以達(dá)到視力檢查的要求。該軟件應(yīng)該能夠檢測處理檢查所需的功能。要驗(yàn)證軟件是否能夠檢測邊緣，請(qǐng)使用將在檢查期間使用的一些工具(即邊緣定位工具)，以確保軟件可以檢測到某些邊緣。嘗試在此之后改變?cè)O(shè)計(jì)可能會(huì)增加解決方案的成本。在此階段確保對(duì)視覺設(shè)計(jì)的信心。

開發(fā)

機(jī)器視覺軟件可以使用各種工具來幫助分析零件中的特征。在構(gòu)建代碼之前要做的第一件事是使用示例圖像來規(guī)劃代碼的構(gòu)建方式。這還取決于將使用哪種機(jī)器視覺軟件。使用已設(shè)計(jì)的設(shè)置，抓取幾個(gè)好的和壞的部分圖像，以便在此階段使用。

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)化的循環(huán)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。這一切都回到了檢查的要求，以決定使用哪種軟件。

根據(jù)檢查的要求，在構(gòu)建代碼時(shí)需要考慮幾個(gè)因素。一些例子包括：每個(gè)部件的每個(gè)攝像頭都需要捕獲多個(gè)圖像嗎?需要檢查的功能有哪些?燈需要多頻繁頻閃?檢查需要使用哪些工具?如何進(jìn)行校準(zhǔn)?軟件是否正在與之通信?環(huán)境照明如何發(fā)揮作用?如果檢查中有燈光，此燈何時(shí)觸發(fā)?它在整個(gè)檢查過程中是否仍然存在?它會(huì)閃光嗎?如果需要用相機(jī)觸發(fā)燈光，則需要使用軟件來解決。如果涉及頻閃單元，該單位頻閃的頻率是多少?

需要在軟件中執(zhí)行一系列工具以進(jìn)行檢查。還需要相應(yīng)地放置工具，以確保軟件僅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，則該部件發(fā)生故障，輸出錯(cuò)誤代碼并顯示結(jié)果。

需要將此信息發(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功能來與其他自動(dòng)化進(jìn)行通信。

通過通信，還需要具有易于為操作員理解的用戶界面(UI)。這意味著確保所有結(jié)果都易于查看，操作員可以輕松使用任何其他功能。錯(cuò)誤代碼也應(yīng)該易于理解為操作員。

為了進(jìn)行精確測量，需要進(jìn)行校準(zhǔn)步驟，以便軟件能夠測量圖像中的特征。一種方法是使用校準(zhǔn)網(wǎng)格。將從視覺站獲取校準(zhǔn)網(wǎng)格的圖像以允許校準(zhǔn)檢查。大多數(shù)機(jī)器視覺軟件都有這樣的工具。該工具可以選擇使用校準(zhǔn)網(wǎng)格，它將詢問該網(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)化集成的地方。這是所有東西匯集成一個(gè)整體的地方。

在集成階段要做的第一件事是確保所有硬件都已配置并安裝到自動(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。確保所有設(shè)備之間的所有通信都正常。

使用之前開發(fā)的校準(zhǔn)步驟，校準(zhǔn)光學(xué)設(shè)備。如果完成校準(zhǔn)步驟，請(qǐng)使用攝像機(jī)視野中的校準(zhǔn)目標(biāo)運(yùn)行該步驟并捕獲該圖像。該軟件將其測量校準(zhǔn)到校準(zhǔn)目標(biāo)。確保軟件中的測量值與零件的實(shí)際測量值相同。如果有用于檢查的燈，請(qǐng)調(diào)整光強(qiáng)度以滿足所需的亮度。

通過觸發(fā)多張圖像測試光學(xué)設(shè)備。如果讀取良好的圖像，請(qǐng)完全自動(dòng)化地測試光學(xué)設(shè)備。測試好的和壞的部件，以確保部件拒絕。確保所有時(shí)間與自動(dòng)化和光學(xué)設(shè)備保持同步，以確保有效檢查。

如果檢查在此階段不符合要求，請(qǐng)進(jìn)行故障排除。根據(jù)問題，代碼中可能存在需要更改的內(nèi)容。此時(shí)更改代碼是一個(gè)簡單的修復(fù)。如果需要更換設(shè)備或進(jìn)行任何其他重大更改，可能會(huì)增加解決方案的時(shí)間和成本。

驗(yàn)證

在此階段，將進(jìn)行多項(xiàng)測試以確保視覺站符合項(xiàng)目開始時(shí)概述的要求。測試是根據(jù)檢查要求創(chuàng)建的。每次視力檢查應(yīng)該進(jìn)行的一項(xiàng)測試是重復(fù)性測試。該測試的一個(gè)很好的例子是量具可重復(fù)性和再現(xiàn)性測試。該測試檢查測量值的變化和部件的變化。

如果未滿足要求，請(qǐng)?jiān)俅芜M(jìn)行故障排除。通過進(jìn)行微小更改來嘗試修復(fù)檢查。這將花費(fèi)更少的時(shí)間和資源。在項(xiàng)目的這個(gè)階段，重大變化將占用更多的時(shí)間和資源。一旦所有測試都通過并滿足所有要求，解決方案就完成了。