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机器视觉基础知识 机器视觉技术示意图 触发信号 获取图像 图像处理 输出 Digital output Serial out Ethernet I/P TCP/IP out sensor PLC Robot Field Bus 成像系统 相机， 光学部件，光源 目标 – 特征部分与“背景”形成高反差的图像 校正 比例缩放 检测方法 灰度分析（阀值） 梯度分析 图像增强 在视场（FOV）内定位产品零件 检测分析 – 测量，特征点查找检测，读取等 设备通讯 Pass/Fail 结果状态输出 检测数据分析控制输出 机器视觉系统概述 基础术语 相机 图像传感器 灰度 彩色 光学器件(镜头) 标准镜头 vs. 远心镜头 光源 基础知识 技巧 机器视觉系统概述 相机 - Camera 图像传感器 - Image Sensor 镜头 - Lens 工作距离 - Working Distance 视场（FOV） – Field of View 景深（DOF） – Depth of Field 分辨率 - Resolution 示意图 图像传感器 光电探测器网格 (像素阵列) 转换光亮度级别成电子信号 CCD vs. CMOS – 转换方式不同 CCD CMOS 灰度像素深度 转换光亮度级别成可测量信号级别 0 – 255 (0 – 黑, 255 – 白) 部分软件使用百分比表示方法(0-100%) 纯白 = 255 纯黑 = 0 中等灰度 = 128 灰度 CCD CMOS 分辨率 焦距 景深 兼容芯片尺寸 远心 畸变 镜头 印刷和纸张检测 镜头兼容芯片尺寸和相机芯片尺寸关系 镜头 标准镜头 成本较低, 尺寸较小 透视误差 距离的改变会引起大小的改变 畸变大 较大的检测对象, 特征点检测, 测量相对差 光学器件 远心镜头 成本较高, 体积较大 无透视误差 距离不改变大小 畸变小 较小检测对象, 精准测量 光学器件 光学器件 镜头 标准镜头 远心镜头 光学器件 印刷和纸张检测 景深 镜头 目的 将被测物体与背景尽量明显分别，获得高品质、高对比度的图像。 重要性 直接影响处理精度和速度，甚至系统的成败。 光源 目标 – 高对比图像! 最明显的检测特征点 最不明显的“背景”和干扰 打光注意事项 被检测零件的特征 打光技术 彩色效果 光源 高频荧光灯 卤素灯 LED灯 光源 光源 光源 卤素灯泡（英文：halogen lamp），简称为卤素泡或者卤素灯，又称为钨卤灯泡、石英灯泡，是白炽灯的一个变种。 原理是在灯泡内注入碘或溴等卤素气体，在高温下，升华的钨丝与卤素进行化学作用，冷却后的钨会重新凝固在钨丝上，形成平衡的循环，避免钨丝过早断裂。因此卤素灯泡比白炽灯更长寿。 卤素灯供电电压通常分为交流220V和直流12V两种。 例子：氙气灯泡 荧光灯，传统型荧光灯即低压汞灯，是利用低气压的汞蒸气在通电后释放紫外线，从而使荧光粉发出可见光的原理发光，因此它属于低气压弧光放电光源。 LED光源的优势 可制成各种形状、尺寸及各种照射角度； 可根据需要制成各种颜色，并可以随时调节亮度； 通过散热装置，散热效果更好，光亮度更稳定； 使用寿命长（约3万小时，间断使用寿命更长）； 反应快捷，可在10us或更短的时间内达到最大亮度； 电源带有外触发，可以通过计算机控制，起动速度快，可以用作频闪灯； 运行成本低、寿命长的LED，会在综合成本和性能方面体现出更大的优势； 可根据客户的需要，进行特殊设计。 光源 暗视野 亮视野 两种常见正向打光方式 光源 两种常见正向打光方式 光源 低角度 光源 前向光 光源 照明光源 背光 光源 光源 传 递 反 射 镜面反射 漫反射 吸 收 光源 被检测零件特征 明视场 暗视场 背光 结构光 Dome 光 同轴光 光源 打光技术 Dome 光 明视场 光源 案例 白光得到各颜色 单色图像 光源 彩色效果 偏振 用于减少闪烁 塑料或者玻璃 滤光镜 无滤色镜 红色滤色镜 绿色滤色镜 滤光镜应用 相机 工业相机有多种类型 常见的分类方式如下 黑白相机和彩色相机 面阵相机和线阵相机 CCD相机和CMOS相机 模拟相机，数字相机，智能相机 相机 CameraLink Usb2.0 1394a 1394b GigE Ethernet 速度 Base: 1.5Gbps Medium: 3.8Gbps Full: 5.1 Gbps 480Mbps 400Mbps 800Mbps 1000Mbps 100Mbps 距离 10m 5m 4.5m 4.5m 100m 100m 优势 1.带宽高 2.有带预处理功能的采集设备 3.抗干扰能力强 1.易用 2.价格低 3.多相机 1.易用，价格低，多相机 2.传输距离远，实际线缆可达到17.5m，