什么是机器视觉？

机器视觉是一项综合技术，包括图像处理、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术(图像增强和分析算法、图像卡、I/O卡等)。一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。机器视觉系统是通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号。机器视觉应用于医疗、教育和制造业等行业，如工业机器人、医疗影像、智能教育和车牌识别

基于NI的机器视觉系统

机器视觉系统：主要由图像捕获模块（光源、CMOS或者CCD相机和摄像头镜头）、图像采集模块（NI图像采集卡和CPCI采集卡）、外部触发模块（Sensor和PLC）、控制模块（NI控制器 、NI机箱和图像处理软件）构成。

光源

光源：分为可调节光源和不可调节光源

光源的作用：主要目的是辅助光感应器成像。

光源的种类：

形状分类：方形、环形和条形

颜色分类：白光、蓝光和红光

光源的选型主要考虑物体的形状、物体表面平滑度和物体表面颜色。

个人经验：方形适合目标物体表面平滑有规则；环形适合目标物体为球体或近似球体；不规则的目标物体适合多条形光源组合。白光效果差于红光和蓝光，蓝光相对于白光和蓝光不刺眼。

相机

相机：根据传感器分为CCD和CMOS两类，两者都是将光转换成电荷并将其处理成电子信号。根据功能分类分为智能相机和普通相机，智能相机内嵌有系统（包含图像处理模块和图像处理算法）。

CCD相机：每个像素的电荷都通过数量非常有限的输出节点（通常只有一个） 传输，然后转换为电压，进行缓冲并作为模拟信号往芯片外发送。所有像素均可用于光捕获，并且输出的均匀性（图像质量的关键因素）很高。

CMOS相机：每个像素都有其自己的电荷到电压的转换，并且该传感器通常还包括放大器，噪声校正和数字化电路，以便芯片输出数字信号。这些其他功能（较 CCD而言）增加了设计复杂度，并减少了可用于捕获光的面积。每个像素进行转换时，均匀度会降低。相机也分为彩色相机和黑白相机，黑白相机只能采集灰度图像，彩色相机可以采集彩色图像


相机的参考因素

1、分辨率：相机的分辨率是影响成像图像质量的主要因素。

2、曝光时间：一次曝光所需要的时间

3、智能相机和普通相机：根据是否需要嵌入系统进行选择。

4、彩色相机和黑白相机：根据采集图像的要求选择。

5、相机接口：USB2.0、GIGe Vision、Camera Link和USB3.0。

6、CCD和CMOS：没有特殊情况下推荐使用CCD相机

USB2.0适合第三方驱动（NI_IMAQdx），不使用NI 的图像采集器； GIGe Vision、Camera Link和USB3.0适合NI_IMAQ驱动，使用NI 的板卡。

个人经验：GIGe Vision、Camera Link和USB3.0接口的相机，不使用NI的板卡实现采集相对配置比较麻烦。

摄像头

摄像头的重要参数：

1、分辨率：影响图像成像的清晰度，分辨率越高成像效果越好

2、焦距：指从透镜中心到光聚集之焦点的距离。焦距越小，可视距离越近；焦距越大，可视范围越大。选择焦距需要考虑监测目标距离与目标尺寸。

3、焦距调节精度：0.5mm、0.2mm和0.1mm等等，调节进度影响摄像头的焦距的精度，间接影响成像效果。

4、光圈：用于调节和控制光感应器的感应光的强度。光圈越大，相机采集的图像越明亮。

传感器

常用传感器：光传感器和声传感器

以光传感器为例：将相机的通讯线接传感器的正极，将传感器和相机的电源信都接在电源上。当传感器被触发时，传感器会发送一个高电平信号给相机，相机接收到信号，开始采集图像。

参考因素：

感应距离：最大和最小感应距离

触发形式：光断路、光通路、声距控、光距控

PXIe-1435帧接受器

NI帧接收器是NI关于驱动相机采集图像的产品，其与第三方的驱动优势在于高速读取图像数据、自带FPGA芯片可以高速处理图像。NI帧接收器有GIGe Vision、USB3.0和Camera Link接口的帧接收器。下面是PXIe-1453的框架图：

1、 Camera Link接口：支持两个相机，一个接支持基本配置相机，一个接口支持全配置和中配置相机。

2、FPGA:可以输出控制信号和接受图像数据，外接两个DRAM和一个15pin高密度连接器。

3、支持外部触发

Base相机最大传输速率2.0GB/s，Medium相机最大传输速率4.8GB/s

Full相机最大传输速率5.4GB/s.

CPC16A图像采集卡

CPC16A基于Compact PIC结构总线，可采集彩色/黑白图像，16路选一的采集卡。可采集标准PAL、NTSC或SECAM制信号，可采集一路音频。

软件平台：提供WINDOWS系列系统的驱动程序、开发库及演示程序

二次开发：支持WINDOWS动态库的常用开发语言，底层开发语言用C编写，其提供了Labview的Dll文件。

库函数的功能有基本功能、查询信息卡、查询与锁定内存、多卡同步采集、专项功能、实用函数、硬件压缩采集、音频采集和系统控制。

PAL视频标准，每秒25帧，电视扫描线为625线，奇场在前，偶场在后，标准的数字化PAL电视标准分辨率为720*576, 24比特的色彩位深，画面的宽高比为4：3

NTSC视频标准，每秒29.97帧（简化为30帧），电视扫描线为525线，偶场在前，奇场在后，标准的数字化NTSC电视标准分辨率为720*486, 24比特的色彩位深，画面的宽高比为4：3

软件及环境

LABVIEW:开发工具和编程语言

NI Vision Acquistion Software（VAS）：图像采集软件，实际上是一个驱动，包含NI_MAQ和NI_MAQdx驱动，其中包含了许多NI驱动相机的模块。

NI_MAQ驱动：适合NI 自己的板卡；NI_MAQdx驱动:提供了第三方相机（比如康耐视、海康系列）的驱动模块

NI Vision Development Module(VDM)：图像处理模块，提供了图像分析和处理的一些功能包，其中包含了NI Vision和NI Vision Assistant , NI Vision Assistant 可以直接不编程的情况下实现图像处理，然后转换为Labview。

Vision Builder for Automated Inspection(VBAI)：是用于创建，验证和部署整个机器视觉应用的可配置开发环境。

NI Vision Assistant:提供能强大的图像处理功能，其中包括图向、彩色、灰度、二值化、匹配和识别。

图像：找垂直边、测量、找圆边、最大距离、距离测量、畸形矫正和图像转世界坐标。

彩色（处理彩色图）：主要做一些颜色匹配、颜色定位、颜色模板匹配等。

灰度（处理灰度图）：FFT、阈值处理和滤波操作等

二值化：圆心和半径、模板匹配、报表分析和几何的滤波操作（面积、中心、起点坐标和圆度等）等

匹配：找圆、找边距、找圆边和找垂直边

识别：OCR/OCV、1D/2D条码识别
联系我时，请说是在东莞机械网看到的，谢谢！