(一)機(jī)器視覺(jué)的原理 機(jī)器視覺(jué)是用計(jì)算機(jī)來(lái)分析從攝像機(jī)所獲得的圖像的 一種方法,分析結(jié)果被用來(lái)報(bào)告信息(探測(cè)結(jié)果)、控制工藝 過(guò)程或移動(dòng)物體。 采用CCD照相機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào),傳送給 專用的圖像處理系統(tǒng),根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息,轉(zhuǎn) 變成數(shù)字化信號(hào);圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取 目標(biāo)的特征,如:面積、長(zhǎng)度、數(shù)量、位置等;_后,根據(jù)預(yù)設(shè)的 容許度和其他條件輸出結(jié)果,如:尺寸、角度、偏移量、個(gè)數(shù)、 合格,不合格、有,無(wú)等。
(二)機(jī)器視覺(jué)的特點(diǎn) 機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)具有速度快、精度高、自動(dòng)化程度高 等突出的優(yōu)點(diǎn),能很好的滿足現(xiàn)代制造業(yè)的需求,在實(shí)際中 顯示出廣闊的應(yīng)用前景。機(jī)器視覺(jué)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)視覺(jué)從廣義 上來(lái)說(shuō)都是利用圖像處理技術(shù)達(dá)到對(duì)目標(biāo)的理解職別等,但 是從應(yīng)用上來(lái)說(shuō)機(jī)器視覺(jué)具有_的特點(diǎn):
1.機(jī)器視覺(jué)是一項(xiàng)綜合技術(shù),其中包括數(shù)字圖像處理技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)、控制技術(shù)、電光源照明技術(shù)、光學(xué)成像技 1 10 術(shù)、傳感器技術(shù)、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù), 人機(jī)接口技術(shù)等。這些技術(shù)在機(jī)器視覺(jué)中是并列關(guān)系,相互 協(xié)調(diào)應(yīng)用才能構(gòu)成一個(gè)成功的機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)。
2.機(jī)器視覺(jué)_調(diào)實(shí)用性,要求能夠適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中惡劣的環(huán)境,要有合理的性價(jià)比,要有通用的工業(yè)接口,能夠由 普通工人來(lái)操作,有較高的容錯(cuò)能力,有較高的安全性,不會(huì) 破壞工業(yè)產(chǎn)品,還_有較強(qiáng)的通用性和可移植性。
3.機(jī)器視覺(jué)_調(diào)實(shí)時(shí)性,要求高速度和高精度,因而計(jì)算機(jī)視覺(jué)和數(shù)字圖像處理理論中的許多技術(shù)日前還難以應(yīng)用于機(jī)器視覺(jué),它們的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)_其在工業(yè)生產(chǎn)中的 實(shí)際應(yīng)用速度。
二、玻璃瓶檢測(cè)的特點(diǎn) 玻璃瓶的檢測(cè)具有如下特點(diǎn):
(一)材料是玻璃,這對(duì)很多傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)來(lái)說(shuō)是個(gè)難題。
(二)玻璃瓶檢測(cè)強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)、在線,確保對(duì)過(guò)程實(shí)現(xiàn)全面控制,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的合格率。比如現(xiàn)在很多酒生產(chǎn) 線生產(chǎn)速度在36000瓶/時(shí)以上,這是許多傳統(tǒng)檢測(cè)手段無(wú) 法提供的。
(三)空瓶形狀復(fù)雜,不利于實(shí)現(xiàn)接觸方式檢測(cè),而非接 觸方式是傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)所不能解決的問(wèn)題。 針對(duì)玻璃瓶檢測(cè)的特點(diǎn)與要求,實(shí)際中主要針對(duì)四個(gè)方 面進(jìn)行檢測(cè),即瓶口檢測(cè):瓶口密封面檢測(cè),螺紋檢測(cè);瓶壁 檢測(cè):瓶壁內(nèi)、外表面污物檢測(cè),磨損度檢測(cè);瓶底檢測(cè):瓶底 污物,裂紋;瓶?jī)?nèi)殘液檢測(cè):殘留堿液,殘留油,殘留水。 空瓶經(jīng)過(guò)檢測(cè)機(jī),如果上述四項(xiàng)檢測(cè)都合格,則順利進(jìn) 入生產(chǎn)線的下一個(gè)環(huán)節(jié),如果不合格將由剔除器來(lái)剔除。如 瓶子破損則被剔除到垃圾箱,直接銷毀;如瓶子內(nèi)有殘留液, 則剔除到另一條傳送帶,經(jīng)過(guò)傳送帶傳送到洗瓶環(huán)節(jié)。
三、系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在圖像的采集處理上,系統(tǒng)通過(guò)四個(gè)相機(jī)分別獲取瓶口、瓶底、瓶壁的圖像,并加以識(shí)別處理,圖象處理的結(jié)果可送入人機(jī)界面,也可以通訊給PLC。人機(jī)界面與驗(yàn)瓶機(jī)PLC 通訊,可以讀寫(xiě)PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)。瓶子通過(guò)無(wú)壓力傳送單元傳 入驗(yàn)瓶機(jī),而驗(yàn)瓶機(jī)PLC結(jié)合檢測(cè)元件與編碼器,_終達(dá)到剔除不合格瓶子的結(jié)果。
(一)CPU模塊 選用SIMATIC S7—300系列CPU315—2DP。它具有MPI 接口和PROFIBUS—DP主/從接口,可用于中大規(guī)模的I/O配 置,也可用于建立分布式I/O結(jié)構(gòu),正適合建立與各遠(yuǎn)程子站 相接的結(jié)構(gòu)。它具有64K的程序存貯器,2048個(gè)位存貯器,64 個(gè)計(jì)數(shù)器,128個(gè)定時(shí)器,定時(shí)范圍為10ms一9990s。 CPU315-2DP總I/0地址空間為102411024字節(jié),其中過(guò) 程映像I/0為128/128字節(jié)。數(shù)字I/0總數(shù)為8192個(gè)通道,其 中集中的I/0為1024個(gè)通道。模擬I/0總數(shù)為512個(gè)通道, 其中集中的I/0通道數(shù)為256~1280。每個(gè)系統(tǒng)可以擴(kuò)展32 個(gè)模塊,模塊內(nèi)集成背板總線。
(二 )視覺(jué)傳感器 視覺(jué)傳感器采用VS710,它是一個(gè)智能化的、一體化的、 帶PROFIBUS接口的、分布式的灰度級(jí)工業(yè)視覺(jué)系統(tǒng),它將 圖象處理器、CCD、I/O集成在一個(gè)小型機(jī)箱內(nèi),提供 PROFIBUS的聯(lián)網(wǎng)方式或集成的I/O和RS232接口。更重要 的是,通過(guò)PC WINDOWS下的Pro Vision參數(shù)化軟件進(jìn)行組 態(tài),VS710_次將PC的靈活性、PLC的可靠性、分布式網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)和一體化設(shè)計(jì)結(jié)合在一起,在PLC和PC體系之間找 到了_的平衡口一。 VS710集成數(shù)字化照相機(jī):高分辨率CCD,768×512方 形象素;直接象素?cái)?shù)字化采樣,無(wú)轉(zhuǎn)換誤差;集成全幀快門(mén), 適合運(yùn)動(dòng)物體。 VS710集成CPU快速處理灰度圖像:80486 100M CPU, 直接處理象素?cái)?shù)據(jù);16MB RAM,可執(zhí)行復(fù)雜程序;16MB FLASHDISK,_多存儲(chǔ)200個(gè)程序;2MB圖像存儲(chǔ)器,可在處 理圖像時(shí)同步抓取下一幅圖像;采用倍速掃描技術(shù),圖像采 集過(guò)程中即可進(jìn)行評(píng)估;半幀模式時(shí)吞吐率達(dá)25件/秒,全 幀模式時(shí)達(dá)16件/秒。 VST10采用標(biāo)準(zhǔn)連接接口:PROFIBUS—DP,傳輸率 9.6Kbps-12Mbps; 節(jié)點(diǎn)地址號(hào)1-125,標(biāo)準(zhǔn)9針接口; 9.6Kbps一1 15Kbps。 VS710采用ProVision軟件進(jìn)行參數(shù)化: 利用 PROFIBUS—DP對(duì)幾個(gè)從屬VS710進(jìn)行遠(yuǎn)程配置;用RS232 和PROFIBUS進(jìn)行在線參數(shù)傳輸;畫(huà)面只顯示有問(wèn)題的圖像 而不影響處理性能。
(三)視頻檢測(cè)環(huán)節(jié) 以瓶底檢測(cè)為例,閃光燈通過(guò)光學(xué)透鏡和濾光系統(tǒng)照射 在瓶口中,瓶口密封面反射光線傳送到CCD相機(jī),在CCD相 機(jī)中成像為圓環(huán)。處理后的圖像將用于評(píng)估,以判斷瓶口的好壞。圖像的主要形狀是環(huán)形,如果沿環(huán)形的某個(gè)位置上有缺 陷,則缺陷處的灰度相對(duì)環(huán)形的其他位置會(huì)有一個(gè)較大的變 化。這個(gè)灰度的變化是我們檢測(cè)的重要參數(shù),通過(guò)它可以確 定瓶口是否有缺損。圖3為有殘缺瓶口的圖像。在圖像上畫(huà)一條線,然后分析線上的灰度值,對(duì)灰度的變化進(jìn)行分析,變化_的點(diǎn)即為外邊緣點(diǎn),同樣的方法找另外兩個(gè)點(diǎn),通過(guò)三點(diǎn)即可以確定圓心。使用相同的畫(huà)線分 析灰度變化的方法可以找到內(nèi)徑圓,這樣_得到我們所要處理的_區(qū)域,在這個(gè)圓環(huán)內(nèi)尋找灰度變化點(diǎn),從而找到缺陷點(diǎn)。