優(yōu)化機(jī)器視覺系統(tǒng)的九個方面
隨著全球制造市場的競爭日益激烈,企業(yè)需確保高效率運(yùn)營顯得很重要的。由于過程相關(guān)故障導(dǎo)致的停機(jī)時間被認(rèn)為是非增值停機(jī)時間,直接影響公司的盈利能力。
機(jī)器視覺是一個新興領(lǐng)域,如果設(shè)置正確,可以減少過程效率低下。任何使用機(jī)器視覺作為機(jī)器人引導(dǎo)或檢查的設(shè)施都應(yīng)重視這一領(lǐng)域,以尋求可能的改進(jìn)。
在機(jī)器視覺系統(tǒng)中如果沒有適當(dāng)?shù)脑O(shè)置,可能會導(dǎo)致機(jī)器視覺過程的非增值停機(jī),下面是特別需要注意優(yōu)化的九個方面:

1.照明技術(shù)。正確的照明技術(shù)應(yīng)該可以用來照亮需要檢測的區(qū)域。背光、亮場、掠射、低角度光和暗場等光照技術(shù)是提升圖像處理穩(wěn)定的重要技術(shù)。根據(jù)零件表面反射率和零件的三維結(jié)構(gòu),正確的照明技術(shù)可以使得缺陷更加明顯或者去除圖像干擾,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。照明技術(shù)的目的是為了加大圖像的對比度。降低圖像的干擾。
2. 使用濾光片。濾光片,可以消除干擾光線等嚴(yán)重的環(huán)境干擾。通過在相機(jī)鏡頭上添加一個與照亮的光的顏色相同的濾鏡,可以消除環(huán)境照明干擾。

3. 燈光顏色。根據(jù)檢查部分的顏色測試不同的燈光顏色。燈光的顏色和波長有關(guān),而波長是波峰之間的距離。不同的顏色例如紫外、藍(lán)、綠、黃、紅、紅外光譜都有不同的波長。這些變化會影響物體反射的光。其目的是利用能產(chǎn)生更大對比度和消除圖像中噪聲的光。例如,金屬零件有時可以被引入到一個系統(tǒng)中,該系統(tǒng)有一層薄薄的油或表面輕微氧化,這取決于零件是如何存儲的。當(dāng)這兩種類型的零件都被引入檢查系統(tǒng)時,使用光的波長來減少波動量是很重要的。

4.視場(FOV)和感興趣區(qū)域(ROI)和像素精度。視野決定機(jī)器視覺系統(tǒng)所能看到的區(qū)域的大小,并決定所能拍攝物體的大小。在同樣的相機(jī)分辨率下FOV過大將會獲取更少的細(xì)節(jié),更低的像素精度,從而導(dǎo)致檢查失敗,還會造成物件跑到攝像機(jī)的視線之外的問題。在計(jì)算視野時,重要的是在決定使用什么樣的鏡頭之前,先確定零件或物體的ROI和該區(qū)域的抖動造成的誤差。視野還會受到相機(jī)到物體的工作距離或高度的限制,所以在構(gòu)建機(jī)器視覺系統(tǒng)之前需要考慮所有的因素。
5.工件的固定。工件如果會有抖動,重要的是要知道部件在視野中的抖動偏差值。要保證部件每一次拍照都要能在視野當(dāng)中。當(dāng)一個某一次拍照部件移出了相機(jī)視野,會導(dǎo)致系統(tǒng)的錯誤判斷,從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這時應(yīng)該要保證物體的重復(fù)位置精度,使用某種類型的物理夾具來限制物體或加大視野??梢员苊獠考瞥鱿鄼C(jī)視圖,增加不必要的停機(jī)時間。
6.校準(zhǔn)。可對系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)校準(zhǔn),確保其符合設(shè)備的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。圖像的校準(zhǔn)可以改善由于鏡頭和光學(xué)系統(tǒng)引起的問題,例如鏡頭的畸變對于測量來說是一個比較重要的問題,再例如相機(jī)和鏡頭的相對照度就會導(dǎo)致中心的光偏亮,四周的光偏暗,這時我們就可以采用校準(zhǔn)的方式,例如畸變校準(zhǔn)改善鏡頭畸變對成像造成的問題,例如平場校準(zhǔn)可以改善相對照度引起的問題。
7.分辨率。分辨率決定了視覺系統(tǒng)的重復(fù)性精度;分辨率是視野的大小除以像素的數(shù)量。系統(tǒng)的分辨率高就能看到更微小的缺陷,分辨率過高,又會影響檢測速度,所以選擇合適的系統(tǒng)分辨率很重要。在測量時分辨率直接就決定了測量工具的性能,當(dāng)然,在確定光學(xué)系統(tǒng)的分辨率的時候,還要同時確認(rèn)鏡頭是否也能支撐這樣的分辨率。
8.穩(wěn)定性。在設(shè)置機(jī)器視覺傳感器時,需要要保護(hù)攝像系統(tǒng)和燈光系統(tǒng)在運(yùn)行時不產(chǎn)生移動。對相機(jī)系統(tǒng)和燈光系統(tǒng)的安裝穩(wěn)定性和安裝正確性,例如垂直度,平行度,或者在一些傾斜測量的時候要保證傾斜角的穩(wěn)定不變,為了盡量減少移動或干擾,可以對系統(tǒng)進(jìn)行多點(diǎn)固定,或者進(jìn)行減震處理。
9.測試。定期對系統(tǒng)進(jìn)行檢查,確認(rèn)系統(tǒng)的檢測能力是否和符合現(xiàn)在的產(chǎn)線。制作一些缺陷看系統(tǒng)能否檢測出來,或者可以建立成套的檢測系統(tǒng)方案來測試相機(jī)系統(tǒng)。
平時在工作中注意運(yùn)用優(yōu)化機(jī)器視覺系統(tǒng)的九個方面,對機(jī)器視覺系統(tǒng)的完善和提升會有較大的幫助。