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本帖最后由 cjsb37 于 2013-4-29 09:06 编辑
嵌入式的高清几何测量、缺陷检测设备 |
一、简介
尺寸测量无论是在产品的生产过程中，还是产品生产完成后的质量检验中都是必不可少的步骤。而传统的测量方法多是接触型的测量方法，不仅效率低而且容易损伤被测物。而机器视觉在尺寸测量方面有其独特的优势。比如，这种非接触测量方法既可以避免对被测对象的损坏又适合被测对象不可接触的情况，如高温、高压、流体、环境危险等场合;同时机器视觉系统可以同时对多个尺寸一起测量，实现了测量工作的快速完成，适于在线测量;而对于微小尺寸的测量又是机器视觉系统的长处，它可以利用高倍镜头放大被测对象，使得测量精度达到微米以上。
机器视觉检测装置是一种集图像采集、图像处理、模式识别、模识控制功能于一体的嵌入式智能测控仪器装置。主要用于工业品尺寸、缺陷、形状的高速检测、NG判定和分拣控制。已开发了图像测量、图像处理、图像融合、机器学习、3D重建等130多个库函数，可用于工业生产线、工业产品的视觉测量等多种用途。
二、微小尺寸的精密测量
利用机器视觉系统通过安装高倍FA镜头或显微镜头可以对微小尺寸进行精密测量，从微小的生物细胞直径、数量，到细小的装配缝隙大小，再到较小的机械零件、电子产品的尺寸测量等各个领域都是机器视觉系统的用武之地。
下面以汽轮机活塞装配间隙尺寸测量为例说明说明机器视觉在该领域的应用。
严格讲该活塞装配后，背面打强光后前面不允许看到亮光。有亮光则为B级产品，根据亮光的大小再分C、D级，亮光到一定大小则为废品。
在机器视觉应用之前，该产品的检验一直通过人工观察的方法，不但速度慢而且无法实现定量检验。随着国际化的接轨，该产品的人工检验方法已经不被人可，取而代之的是机器视觉检验方法。既提高了生产效率又实现了定量分级，被国际认可。
该系统示意图如下：摄像机与背光源位置相对固定，工件旋转一周完成检测。该工件直径为250mm,图像采集部分采用分辨率为1394×1040pixel的百万象素CCD摄像机,如果一次摄像视野为5mm,则系统分辨率为3.5um，采用亚象素技术后实际分辨率可达1um以上。如果每秒摄像次数为30帧图像，则5秒钟可以检测一个工件。
实际提取的缝隙图像如下：
三、大尺寸的测量
对于较大尺寸的测量需要至少两个以上的摄像机来完成，下面就带钢轧制过程中对带钢宽度进行在线测量的机器视觉系统做一介绍。
带钢轧制过程中需要对板宽进行实时检测后反馈给轧机，这是机器视觉较为典型的大尺寸测量实例。该系统设计为采用两个摄像机，由于将两个摄像机位置相对固定后分别检测板两侧边缘在视野中的位置，则可以计算出板宽的尺寸，检测精度可以达到十几个微米。见下示意图：
机器工作前先移动到第一行第一列位置，到位后启动拍照，记下两个焊点位置，随便移动焊针到焊点位置进行焊接。焊完再进行第二个产品定位，以此类推，直到焊完最后一个回到清洗位置进行焊头的清洗，完成后又回到第一行一列进行焊接，以此往复。 |
四、本公司的板卡
1、项目内容
基于CCD传感器+DM6467的智能视频处理套件说明书，广泛用于智能监控、电子警察、视频会议、生物仪器、机器视觉等领域。该平台主要通过CCD传感器采集图像，通过DSP进行信号处理，获得智能信息，并进行图像压缩和抓拍。从而为各种应用提供报警信息和现场采样。
CCD传感器主要采用sony ICX274AL芯片。
TI 芯片TMS320DM6467，为TI 新一代高清视频处理芯片，通过其多内核设计，能实现较前代数字媒体处理器高十倍的性能。DM6467 处理器集成了 ARM 与 DSP 内核，并采用高清视频/影像协处理器 (HD-VICP)、视频数据转换引擎以及目标视频端口接口。HD-VICP 通过面向 HD 1080i H.264 high profile 转码的专用加速器，实现了超过 3 GHz 的DSP 处理能力，同时视频数据转换引擎还能管理包括垂直下调节 (downscaling)、色度采样 (chroma sampling) 以及菜单覆盖 (menu overlay) 功能等在内的视频处理任务。DSP 内核可用于管理多格式视频转码，并为支持其它应用性能预留了足够空间。DM6467 可满足媒体网关与 MCU 等需要转码技术的市场要求，但其强大的灵活性与高效性对要求同时进行高清编码与解码的应用来说也非常具有吸引力，如视频语音或视频安全等对于多通道标清编码要求较高的市场。该器件的连接外设中还包括业界标准 PCI 总线与千兆以太网。
2、基本功能
开发以该芯片为基础的硬件平台是本项目的核心内容，主要功能如下：
1)相机结构为自定义尺寸，大小为100mm X 70mm X 56mm
2)系统采用DSP+FPGA为核心结构，DSP为TMS320DM6467 主频为729MHz，FPGA为Altera芯片 EP3C25F324。
3)支持 一路高清CCD 200万象素的原始数据流输入接口。
4)支持一路千兆网络传输，为RJ45电口。
5)支持1路RS232通信，兼容RS485。
6)支持自动光圈，自动电子快门功能，适应不同监控环境
7)工作电压：电压/直流12V，功耗小于5W。
8)环境条件： 工作温度：-20℃～+60℃；存储温度：－45℃～＋65℃；
相对湿度：<=95±3%,+35±3℃;
9)振动、冲击要求为：
振动：2g(20Hz～500Hz～20Hz)(刚性)；
冲击：垂直轴向 ≥15g；
横轴方向 ≥10g;
纵轴方向 ≥10g
3、软件支持
1)支持linux 操作系统
2)支持H.264的视频压缩，Jpeg图片压缩。
3)支持高清和 CIF 双码流输出
4)支持网络的RTCP UDP数据发送。
5)支持客户端测试程序。
6)根基您的需要可以植入其它算法。
4、应用范围：
可用于人脸识别、车牌识别、行为识别、机器视觉、生产线检测、生物仪器、医疗仪器等二次开发和使用。?
五、实际例子
伴随视觉技术和激光技术的发展，基于现代视觉技术的几何特征测量已成为高速生产系统中快速、准确、全面的对产品几何尺寸控制的新方向。利用视觉手段可以对一维、二维和三维的几何特征进行定量分析。
产品尺寸视觉测量系统： |
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发表于 2011-7-25 11:21:54
