机器视觉测试系统

3.机器视觉测试系统的典型应用领域及市场现状

现代视觉理论和技术的发展，不仅在于模拟人眼能完成的功能，更重要的是它能完成人眼所不能胜任的工作。在当今电子、光学和计算机等技术不断成熟和完善的基础上，视觉技术这个新兴技术门类也得到迅速发展。

机器视觉的特点是自动化、客观性、非接触和高精度。与一般意义上的图像处理系统相比，机器视觉系统强调的是精度、速度以及工业现场环境下的可靠性。机器视觉特别适用于大批量生产过程中的质量检查，如：零件装配完整性、装配尺寸精度、零件加工精度、位置/角度测量、零件识别、特性/字符识别等，主要应用于包括汽车、制药、电子与电气、制造、包装、食品、饮料、医学等领域，用于对汽车仪表盘加工精度的检查、高速贴片机上对电子元件的快速定位、对管脚数目的检查、IC表面印字符的辨识、胶囊生产中对胶囊壁厚和外观缺陷的检查、轴承生产中对滚珠数量和破损情况的检查、食品包装上对生产日期的辨识、对标签贴放位置的检查以及医疗方面对细胞数量和性质的判断等。由于机器视觉系统可以快速获取大量信息，易于自动处理，也易于与设计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度，在一些不适合人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，采用机器视觉来替代人工视觉；同时在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量不仅效率低而且精度不高，而用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度；此外，机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。国际上视觉系统的应用方兴未艾，仅1998年的市场规模已达46亿美元，而在国内，工业视觉系统尚处于概念导人期，各行业的领先企业在解决了生产自动化的问题以后，才开始将目光转向视觉测量自动化。

4.机器视觉测试系统在检测方面的应用

机器视觉系统在工业在线检测的各个领域得到广泛应用。

(1)大型工件平行度、垂直度测量采用激光扫描与CCD探测系统的大型工件平行度、垂直度测量仪，它是以稳定的准直激光束为测量基线，配以回转轴系，旋转五角标棱镜扫出互相平行或垂直的基准平面，并将其与被测大型工件的各面进行比较。在加工或安装大型工件时，可用该认错器测量面间平行度及垂直度。

(2)热轧螺纹钢几何参数在线动态检测系统

该系统以频闪光作为照明光源，利用面阵和线阵CCD作为螺纹钢外形轮廓尺寸的探测器件，实现热轧螺纹钢几何参数在线测量的动态检测。

(3)轴承状态实时监控

采用视觉技术实时监控轴承的负载和温度变化，消除过载和过热的危险。该技术将传统的通过测量滚珠表面来保证加工质量和安全操作的被动式测量变为主动监控。

(4)基于机器视觉的仪表板总成智能集成测试系统

汽车仪表板总成上安装有速度里程表、水温表、汽油表、电流表、信号报警灯等，其生产批量大，出厂前需要进行一次质量终检。检测项目包括速度表等五个仪表指针的指示误差，24个信号报警灯和若干照明灯是否损坏或漏装等。通常采用人工目测方法检查，但误差大、可靠性差，不能满足自动化生产的需要。机器视觉测试技术的智能集成测试系统改变了这种现状，实现了对仪表板总成智能化、全自动、高精度、快速度的质量检测，克服了人工检测所造成的各种误差，大大提高了检测的效率和可靠性。

(5)金属板表面自动探伤系统

在对表面质量要求很高的特殊大型金属板进行检测时，原始的检测方法是采用人工目视或用百分表加探针进行检测，该方法不仅易受主观因素的影响，而且可能给被测表面带来新的划伤。金属板表面自动探伤系统利用机器视觉测试技术对金属表面缺陷进行自动检查，可在生产过程中高速、准确地进行检测，同时由于该系统采用非接触式测量，避免了产生新划伤的可能。该系统采用激光器作为光源，通过针孔滤波器滤除激光束周围的杂散光，采用扩束镜和准直镜使激光束变为平行光并以45度的入射角均匀照射在被测金属板表面上。金属板放在检验台上，检验台可在x、y、z三个方向上移动，摄像机采用TCD142D型2048线阵CCD，镜头采用普通照相机镜头，CCD接口电路采用单片机系统。PC主机主要完成图像预处理及缺陷的分类或划痕的深度运算等，并可将检测到的缺陷或划痕图像在显示器上显示。CCD接口电路和PC机之间通过RS.232口进行双向通讯，构成人机交互式数据采集与处理。该系统主要利用线阵CCD的自扫描特性与被检钢板在x方向的移动相结合，提取金属板表面的三维图像信息。