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机械毕业设计全套
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基于虚拟仪器的视觉检测,机械毕业设计全套
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浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） I 摘 要 随着 现代先进制造技术的进步 ， 要求测量技术向着高精度化、高速化和网络化方向发展。传统的检测方法已无法完全满足现代制造业的特殊要求。因此基于机器视觉的非接触测量方法已成为新世纪精密测量技术的重要发展方向之一。 机器视觉是智能机器人发展的一个重要方向，虚拟仪器是计算机应用技术领域里一个新兴的、富有生命力的软件平台。机器视觉作为一种高效的可视化检测方法 ,有效地提高了产品的生产效率和工业的自动化程度 ,取得了巨大的经济与社会效益。 本文首先介绍了机器视觉和虚拟仪器技术的基本理论，分析了机器视觉技术和虚 拟仪器技术结合的必要性、可行性和结合后的优点，并介绍了虚拟仪器开发平台 LabVIEW和机器视觉软件 IMAQ Vision。 其次， 按照机器视觉系统的逻辑结构，分析各部分的设计方法，并在此方法的指导下完成了对机器视觉系统软硬件模块的设计。包括系统的整体结构设计、光源设计、系统软件的设计和 1394 摄像头和图像采集卡的选取。 最后，按照机器视觉系统的逻辑结构，探讨了机器视觉系统各部分的设计方法，并在此方法的指导下完成了 “ 电池夹的机器视觉检测系统 ” 的设计。应用 IMAQ Vision 软件构建的电池夹测量系统将机器视觉 技术和虚拟仪器技术结合在一起 ， 对电池夹进行快速 、 准确的在线测量。 本论文着重于对电池夹的机器视觉检测系统的系统分析、软件模块的实现以及软件合成技术的研究。讨论了机器视觉与虚拟仪器的结合，并结合工程项目的研制，对机器视觉系统及其实现方法进行探索，以便能为以后机器视觉系统的开发借鉴。 由本论文的对于电池夹的机器视觉检测系统的设计，并以此与传统工艺 相 比较，体现了机器视觉检测的强大优越性，同时也体现了虚拟仪器在未来市场远大的发展前景。 关键词 ：虚拟仪器；视觉检测； LabVIEW； IMAQ vision nts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） II ABSTRACT With the development of modern advanced manufacturing technology, it requires the measurement method to be more high-precision, more high-speed. The traditional measurement method couldnt satisfy the special request in the modern manufacturing. So the non-contact measurement method, which based on the machine vision, has become the developmental direction of high-precision measurement technology since the new century. Machine vision is regarded as the most important branch of the research of intelligent robots, virtual instrument is a fresh software flat in the field of the application of computer .As a visual method with great efficiency, it can improve the productivity and automation level and achieves a lot of benefit. Firstly, the basic theory of virtual instruments and machine vision is introduced and the necessity, feasibility, advantage after they were combined is analyzed. The virtual instruments developing platform LabVIEW and machine vision software IMAQ Vision are introduced as followed. Secondly, the design technique for different part of machine vision system is discussed according to its logical structure, and then complete the design used machine vision system was turn to reality with the design techniques guidance. These include the design of whole system, illumination, software and the selecting method of 1394 camera and frame grabber. Finally, the design technique for different part of machine vision system is discussed according to systems logical structure, and then the design of “battery clamp Inspection used machine vision system” was turn to reality with the design techniques guidance. Battery clamp Inspection system built upon IMAQ Vision integrating machine vision with virtual instrument measure typical Battery Clamp on line quickly and accurately. This thesis focuses on the research of battery clamp Inspection for machine vision system, software achievement and software synthesis. The combination of virtual instruments and machine vision is discussed. The questing machine vision and in fact method , so that it can provide a reference to the following development. Be clipped by the machine sense of vision of this thesis that to examine the systems design for the battery, and combine then this compare with the traditional craft, and is nowed machine sense of vision strong and big and superior that examine, also now conjecture instrument is in the great development foreground in future market. Key Words： Virtual Instruments； Sense of vision examination； LabVIEW； IMAQ Vision nts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） III 目 录 第一章 绪论 1.1 虚拟仪器的概念 . - 1 - 1.2 虚拟仪器的构成、特点及应用 . - 1 - 1.3 虚拟仪器的发展 . - 3 - 1.4 机器视觉检测系统的动态 . - 3 - 1.5 本课题设计的目的和意义 . - 4 - 第二章 LabVIEW 基础 2.1 LabVIEW 的特点及其开发环境 . - 5 - 2.2 LabVIEW 的启动、进入和基本构成 . - 5 - 2.3 采用 LabVIEW 软件用于视觉检测的原因 . - 9 - 2.4 IMAQ（工具包）的控件、功能及特色 . - 9 - 2.5 NI-IMAQ 和 Vision 及常用控件 . - 11 - 第三章 机器视觉检测 3.1 系统总体构成 . - 13 - 3.2 机器视觉检测的工作过程 . - 13 - 3.3 1394 摄像头特性和要求 . - 14 - 3.4 信号调理 . - 15 - 3.5 简单介绍 1394 图像采集卡 . - 16 - 3.6 系统的软件结构及工作流程图 . - 16 - 第四章 虚拟仪器视觉检测系统的硬件构造 4.1 图像采集卡发展历史的和工作原理 . - 18 - 4.2 机器视觉光源的介绍 . - 18 - 4.3 1394 摄像头 . - 19 - 4.4 1394 接口及数据传输线 . - 22 - 4.5 1394 图像 采集卡 . - 24 - 4.6 1394 摄像头配置 . - 25 - 4.7 USB 摄像头及图像采集卡 . - 26 - 4.8 1394 与 USB 的比较 . - 27 - 4.9 采用 1394 的原因 . - 28 - 第五章 软件结构 5.1 前面板介绍 . - 29 - 5.2 程序走向 . - 30 - 5.3 子 VI 的介绍 . - 36 - 5.4 程序的实现方法 . - 37 - 第六章 总 结 . - 38 - 第七章 致谢 . - 39 - 参考文献 . - 40 - 附录 . - 42 - nts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） - 1 - 第一章 绪论 1.1 虚拟仪器的概念 虚拟仪器是一个新型概念，是计算机技术在仪器仪表领域的应用所形成的一种新型的 ,富有生命力的仪器种类 1。 虚拟仪器 是 以计算机硬件为平台，由传感器、模块化硬件接口卡以及测量软件库构成虚实并存的测量系统。它是计算机硬件资源、仪器测控硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面软件之间的有效结合，具有传统仪器所没有的信号采集、分析和输出功能。其基本结构包括计算机、虚拟仪器软件、硬件接口和测控仪器，学术界把它称为虚拟仪器技术 2。 虚拟仪器最大的特点是 “软件就是仪器 ”的观念。虚拟仪器利用计算机系统的强大功能和突出的性价比，结合相应的硬件，大大突破了传统仪器在数据处理、显示、传送和储存方面的限制，是仪器智能化、集成化、远程化及测控一体化的典型范例。虚拟仪器是对传统仪器的重大突破，是测控技术与计算机技术结合的产物。它从根本上改变了仪器的概念，具有传统仪器根本无法比拟的优势。 虚拟仪器技术是近年来发展起来的应用于工业检测方面的一种新技术 3。虚拟仪器技术以其可视化、低成本的优势正在被越来越多的工程测试人员所采用，成为未来仪器发展的主流方向。 1.2 虚拟仪器的构成、特 点及应用 1. 虚拟仪器的构成 目前较常用的虚拟仪器是数据采集、 GPIB 控制系统、 VXI仪器系统以及这三者之间的任意组合。其基本结构如图 1.1 所示。 图 1.1 虚拟仪器系统构成框图 2. 虚拟仪器的特点 虚拟仪器将传统仪器由硬件电路实现的图像和数据处理和显示功能，改由功能强大nts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） - 2 - 的计算机来执行，所以计算机是它的核心。虚拟仪器的测量功能可由用户根据需要定义或扩展，除示波器、任意波形发生器、数字表、频谱分析仪等通用测量与分析仪器外，各个领域都存在不计其数的特殊参量需求 4。如果建立了虚拟仪器 平台，则只需按照测量原理，借助信号分析与处理技术编制软件程序，就能自己设计测试仪器。所以，仪器的使用者同时也是虚拟仪器的设计者与发展者。这样不仅大大节省了软件开发的成本，而且方便、省事、直观。 3. 虚拟仪器的应用 虚拟仪器在航空、通信、汽车、半导体、生物医学等众多领域得到了广泛应用，从简单的仪器控制、数据采集到尖端的测试和工业自动化 5，从大学实验室到工厂，从探索研究到技术集成，都可以看到虚拟仪器应用的成果和开发的产品。从 20 世纪 90 年代中期以来，国内重庆大学，哈尔滨工业大学，西安交通大学，西安 电子科技大学，成都电子科技大学，中科泛华电子科技公司等，在研究和开发仪器产品，虚拟仪器设计平台以及引进消化 NI公司 ,HP公司的产品等方面做了一系列有益的工作，取得了瞩目的成果 6。现在应用最多的虚拟仪器编程环境还是 NI 公司的 LabVIEW和 Labwindows/CVI ，它们占有超过 50% 的全球市场份额。 （ 1）应用于测试与测量 LabVIEW 已成为测试与测量领域的工业标准，它可以通过 GPIB 、 VXI、 PLC、串行设备和插卡式数据采集板构成实际的数据采集系统，提供工业界最大的仪器驱动程序库， 支持通过英特网、 ActiveX 、 DDE、 SQL等交互式通信方式实现数据共享，其所提供的众多开发工具使得复杂的测试与测量任务变得简单易行。 （ 2）应用于过程控制和工业自动化 LabVIEW强大的硬件驱动、图形显示能力和便捷的快速程序设计，为过程控制和工业自动化应用提供了优秀的解决方案。对于更复杂的专门的工业自动化领域， 在LabVIEW基础上发展起来的 BridgeVIEW是更好的选择。 （ 3）应用于实验室研究与自动化 LabVIEW为科学家和工程师提供了功能强大的高级数学分析库，包括统计、估计、回归分析、线 性代数、信号生成算法、时域和频域算法等众多科学计算模块，可满足计算和分析的需要。即使在联合时域分析、小波和数字滤波器设计等高级或特殊分析场合，LabVIEW也提供了专门的附加软件包 。 图 1.2 虚拟仪器的功能组成 nts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） - 3 - 1.3 虚拟仪器的发展 虚拟仪器的起源可以追溯到 20世纪 70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。 PC机的出现使仪器的计算机化成可能。在仪器计算机化领域中，NI公司走在了前列，甚至在 Microsoft公司的 Windows诞生之前， NI公司已经在 Macintosh计算机上推出了 LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器方面， LabVIEW的长期的、系统的和有效的研究开发，使得 NI公司成为业界公认的权威 7。 虚拟仪器是计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的重要方向。粗略地说，这种结合有两种方式：一种方式是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器的功能也越来越强大，目前已经出现含有嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机，以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪 器功能。虚拟仪器主要指的是这种方式。图 1.3反映了常见的虚拟仪器的组建方案。 图 1.3 常见的虚拟仪器组建方案 1.4 机器视觉检测系统的动态 人类在生产实践的过程中，面临自身能力的局限性，因而发明创造了许多智能机器，来辅助或代替人类完成任务。智能机器模拟人类的功能，感知外部世界并有效的解决人类不能解决的问题。人类从外部获取的信息中 80%来自视觉。因此，对智能机器赋予以人类的视觉功能是极其重要的。 在现代工业自动化生产中，涉及到各种各样的检查、测量、工件的识别应用，例如汽车零配件的尺寸检查和自动装配的完整性检查，电子装配的元件自动定位，饮料瓶的包装检查，条码和字符识别等。这类应用的共同特点是连续大批量生产、对外观质量要求很高。通常，这种重复性和智能化的工作只能靠人工检测的方法来完成，这不仅浪费了企业大量的人力物力，还不能保证 100%的合格率（即 “零缺陷 ”）。而当今，随着企业之间竞争的加剧和人们对产品高性价比的不断追求，已经不允许一批产品中哪怕是 0.1%的缺陷存在。更何况在有些场合下，如微光或红光情况下 的检测工作，微小尺寸的快速精确测量，形状匹配颜色识别等，用人眼根本无法连续稳定的进行，其他物理传感器也无用武之地。这时人们考虑将计算机的高速计算功能、可靠性、结果的可重复性和人类视觉高智能化和抽象能力相结合，由此逐渐形成了机器视觉这门新的学科。 机器视觉是研究计算机或其他处理器模拟生物宏观视觉功能的科学和技术，是在没有人类干预的情况下，使用计算机或其他处理器来处理和分析图像信息并做出结论，以控制机器或过程。通俗的说就是机器代替人眼进行测量和判断 8。 机器视觉是一个发展速度非常快的新兴研究领域。人们对机器 视觉的研究工作始于20世纪 50年代对二维图像的统计模式识别。 60年代 Roberts对三维机器视觉开始研究。 70年代中， MIT人工智能实验室（ MIT AI）正式开设 “机器视觉 ”课程，并吸引国际上许多知名人士、学者进行机器视觉的深入研究， David Marr在此期间提出的研究热潮，机器nts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） - 4 - 视觉因此得到了蓬勃的发展，直至今天，机器视觉仍然是非常活跃的研究领域。不过，机器视觉仍处于十分不成熟的阶段，其发展仍落后于人们所期望的发展水平。图像的多义性、环境因素的影响、知识导引和大量要处理的数据都是机器视觉研究中面临的难题。为解决这些问题，研究人员不断寻求心得途径和手段，如主动视觉（ Active Vision）、面向任务的视觉（ Task-oriented Vision）、基于模型和知识的视觉，以及多传感器信息融合和集成视觉等方法，这些方法为机器视觉的进一步发展奠定了基础。 1.5 本课题设计的目的和意义 要想紧跟技术的发展，就要不断更新测量设备，以满足越来越高的测量要求，同时测量手段的进步也为技术的进一步发展奠定了基础。虚拟仪器则是提高测量精度和效率的有效手段。它改变了传统的测量模式，使测量系统由松散结合的、常常不兼容的 独立仪器发展成紧密结合的虚拟测量系统，把计算机技术与仪器技术完美结合起来。 在各种现代测量手段中，计算机扮演着非常重要的角色。计算机以其优越的显示、打印输出及数据、图像处理等功能，与原由的测量系统相结合，可以大大提高测量的效率、精度和灵活性。计算机在测量过程中的作用主要包括：控制测量过程；采集测量过程；对信号进行各种数学逻辑运算，做出判断和估值；以各种方式输出测量结果；监控报警；测量数据管理等。计算机辅助测量的突出优越性在于软件提高测量的准确性、可靠性、经济性，投资小，见效大，性能价格比好。而且由于软件的柔 性，可以在不改变硬件的情况下，通过软件来实现不同的测量功能，用于不同测量对象，是测量系统具有通用性 9。 随着计算机技术日新月异的发展，计算机的速度越来越快，功能越来越强大，基于计算机平台的应用的性能也更加优越，而基于 PC平台的测试系统由于其独特的性能特点、高度的系统集成能力和较低的成本，将发展成为计算机仪器仪表的主流。强大的软件处理及图形界面，使用户可以熟练使用，完成各种复杂的实验测试、测量、控制及方针工作。 本课题要研究基于虚拟仪器的视觉检测系统。即是在优越的计算机技术及其强大的应用功能的基础上，将虚 拟仪器同机器视觉相结合的产物。 虚拟仪器和机器视觉的结合，体现了现代科技的自动化、高速化和节能化。虚拟仪器视觉检测系统为自动化提供并解决了过程监视、信息集中和反馈控制等一系列复杂的难题。基于虚拟仪器的视觉检测系统以其前所未有的效率、灵活性、一致性、可靠性和强大的数据、图像吞吐能力，在现代化的生产中执行着相当复杂的检测任务。 nts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） - 5 - 第二章 LabVIEW 基础 2.1 LabVIEW的特点及其开发环境 LabVIEW（ laboratory virtual instrument engineering workbench）是一种图形化的编程语言和开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，被公认为是标准的数据采集和仪器控制软件。 LabVIEW不仅提供了与遵从 GPIB、 VXI、 RS-232和 RS-485协议的硬件及图像、数据采集卡通信的全部功能，还内置了支持 TCP/IP、 ActiveX等软件标准的库函数，而且其图形化的编程过程变得生动有趣。 LabVIEW是一个功能强大且灵活的软件，利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器 以 LabVIEW为代表的图形化程序语言，又称 为 “G”语言。使用这种语言编程时，基本上不需要编写程序代码，而是 “绘制 ”程序流程图。 LabVIEW尽可能利用工程技术人员所熟悉的术语、图标和概念，因而它是一种面向最终用户的开发工具，可以增强工程技术人员构建自己的科学和工程系统的能力，可为实现仪器编程和图像、数据采集系统提供便捷途径 10。 利用 LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件。 LabVIEW是真正的 32位编译器。像其他软件一样， LabVIEW提供了 Windows、 UNIX、 Linux和 Macintosh等多种版本。目前， LabVIEW的最新版本 是 LabVIEW8.01。 2.2 LabVIEW的启动、进入和基本构成 1. LabVIEW启动和进入 从开始菜单运行 “National Instruments LabVIEW8.01”，在计算机屏幕上将会出现如图 2.1所示的欢迎窗口。几秒后将弹出如图 2.2的选择对话框。 在对话框左边上部的 Files中：树形控件用于选择新建文档类型。其中， Blank VI用于建立一个新程序； VI from Template按类型列出 LabVIEW系统提供的程序模板，用户可以以这些模板为基础，建立自己的程 序 11； More列出了其他文档类型，比如全局变量、自定义控件、运行时菜单等；下面的 OPEN则是打开各种文档的捷径。 在 LabVIEW对话框中单击 NEW按钮，将弹出如图 2.3所示 NEW对话框。 图 2.1 LabVIEW 欢迎窗口 nts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） - 6 - 图 2.2 选择对话框 图 2.3 NEW对话框 图 2.4 新建的空白 LabVIEW程序 2. LabVIEW程序的基本构成 在 LabVIEW中开发的程序都被称为 VI（虚拟仪器），其扩展名默认为 vi。所有的 VI都包括 Front pane（前面 板）、 Block diagram（框图）以及 Icon and connector pane（控件nts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） - 7 - 和连接器窗口）三部分。 在 LabVIEW选择对话框或 NEW对话框中控件选中 Blank VI后将建立一个空的LabVIEW程序，如图 2.4所示。 前面板和框图 前面板是图形用户界面，也是 VI的前面板。该界面上有交互式的输入和输出，显示两类对象，分别称为 Control（控制器）和 Indicator（指示器）。 Control包括开关、旋钮、按钮和其他输入设备； Indicator包括图形（ Graph和 Chart） 、 LED和其他显示输出对象。 框图是定义 VI功能的图形化源代码。在框图中对 VI编程的主要工作就是从前板上的输入控件（ Control）获得用户输入信息，然后进行计算和处理，最后在输出控件（ Indicator）中把处理结果反馈给用户。框图上的编程元素除了包括与前面板上的 Control和 Indicator对应的连线端子（ Terminal）外，还有函数、子 VI、常量、结构和连线等 12。 如果将 VI与标准仪器相比较，那么前面板就相当于仪器面板，而框图相当于仪器箱内功能部件。在许多情况下使用 VI可以防真标准仪器。 从前面板和框图窗口工具条按钮可以快速访问一些有用的程序功能。在编辑状态下前面板工具条如图 2.5中第一行所示。 图 2.5 前面板工具条 控件模板 只有打开前面板时，才能显示控件模板（ Controls Palette）如图 2.6所示。如果控件模板不可见，则可以选择 WindowsShow Controls Palette 菜单选项打开控件模块显示，也可以在前面板的空白处单击鼠标右键，以弹出临时控件模块。 图 2.6 控件模块 nts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） - 8 - 控件模块用来给前面板添加各种输出显示对象（ Indicator）和输 入控制对象（ Control）。在默认的情况下，各种 Control 和 Indicator 按类型分组。把鼠标指针移到模板的某个图标上，在窗口上将显示完整名称。表 2.1 给出了 Control 模板上几个常用图标所代表的子模板功能的简单描述。 表 2.1 Controls 模板中的子模板介绍 序号 图标 子模板名称 功能 1 Numeric Control （数值控制器） 各种数值控制器 ,包含数字、滑杆和旋钮等 2 Buttons&Switches (按钮和开关 ) 各种布尔控制器和指示器 ,包括开关和 按钮 3 Text Controls (文本控制器 ) 字符串、路径和 Ring 控件 4 Numeric Indicators (数值指示器 ) 各种数值指示器，包含数字指示器、仪表盘、进度条和温度计等 5 LEDs(发光二极管 ) LED 布尔控制器 6 Text Indicators (文本指示器 ) 字符串、 Express 表格和文件路径指示器 7 Graph Indicators (图形指示器 ) 以图形化的方式输出显示数据，包括 Chart 和 Graph 函数模板 只有打开了框图窗口才能显示函数模板（ Functions Palette），如图 2.7所示。 Functions 模板是创建程序框图时会用到的对象集合。该模板上的每一个顶层图标表示一个子模板。若 Functions 模板不出现，则可以选 WindowsShow Functions Palette菜单项打开它，也可以在框图窗口的空白处单击鼠标右键，以弹出临时 Functions 模板。表 2.2 简单描述 Functions 模板上各个图标所代表的子模板功能。 图 2.7 函数模板 nts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） - 9 - 表 2.2 Functions 模板中的子模板介绍 序号 图标 子模板名称 功能 1 Input（输入） 使用输入 Express VI 采集图像和数据或防真信号 2 Signal Analysis （信号分析） 使用信号分析 Express VI 进行波形测量、波形发生和信号处理 3 Output（输出） 使用输出 Express VI 把数据保存到文件，生成报告和向用户输出消息 4 Signal Manipulation （信号操作） 操作信号和数据转换 5 Execution Control （执行控制） 用于程序执行控件的 Express VI 和结构 6 Arithmetic&Comparison (算术和比较 ) 为程序加入算术和比较功能 2.3 采用 LabVIEW 软件用于视觉检测的原因 普通的 PC 机有一些不可避免的弱点，用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。为了提高虚拟仪器和基于计算机的测试系统的性能， VXI 标准被制定并且被作为计算机化仪器的一个重要发展方向。 VXI 仪器是一种插卡式的仪器。每一种仪器是一个插卡，这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍 然通过虚拟的方式在计算机屏幕上出现。这些卡插入标准的 VXI 机箱，再于计算机相连，就组成了一个测试系统，但VXI 仪器价格昂贵 13。 LabVIEW 是一种图形化的编程语言和开发环境，是公认的标准的数据和图像采集和仪器控制的软件。 LabVIEW 不仅提供了与遵从 GPIB、 VXI、 RS-232 和 RS485 协议的硬件及数据采集卡通信的全部功能，还内置了支持 TPC/IP、 ActiveX 等软件标准的库函数，而且其图形化的编程界面是编程变得生动有趣。 LabVIEW 是一个功能强大且灵活的软件，利用它可以方便地建立自己想要的 虚拟仪器。 目前对于实时分析系统，高速浮点运算和数字信号处理已经变得越来越重要。这些系统被广泛应用到生物医学数据处理、语音识别、数字音频和图像处理等各种领域。由采集得到的测量信号是一等时间间隔的离散数据序列， LabVIEW 中提供了专门描述它的数据类型 波形（ waveform），我们只能由它提取出所需要的测量信息。可能需要数据拟合抑制噪声，减小测量误差，然后在频域或时域中经过适当的处理（如采样率的大小、样本数的多少等），以满足需求。 2.4 IMAQ（工具包）的控件、功能及特色 LabVIEW 提供的工具模板（ Tools Palette）如图 2.8 所示。 工具面板提供了各种用于创建、修改和调试 VI 程序的工具。如果该模板不可见，则在 View 菜单下选择 Tools Palette 选项可显示该模板。在 LabVIEW8.01 里，默认选中的工具是最顶端的 Automatic Tool Selection（自动选择工具）。当工具模板内选择了其他任何一种工具后 14，鼠标箭头就会变成与该工具相应的形状。当鼠标在工具图标上停留 2s 后，会弹出提示框，以对该工具给出说明。当在 Help 下选择 Show Context Helpnts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） - 10 - （ Ctrl+H）后，如果把从工具模板内选定的任一种工具光标放在前面板和程序框图的某些图形对象上，就会在 Context Help 窗口显示这些对象的帮助信息。工具模板上可选工具在表 2.3 中给出。 图 2.8 工具模板 表 2.3 工具模板上的可选工具介绍 序号 图标 名称 功能 1 Automatic Tool Selection （自动选择工具） 如果该工具处于选中状态，则在前面板和框图中的对象上移动鼠标指针时， LabVIEW 会根据鼠标指针下对象 类型和位置的不同而自动选择合适的工具 2 Operating （操作工具） 用于操作前面板的控制器和指示器。使用它向数字或字符串控件中键入值时，工具会变成标签工具 3 Positioning （定位工具） 用于选择、移动对象或改变对象的大小。当用于改变对象的大小时，鼠标指针会变成各种方向的箭头形状 4 Labeling （标签工具） 用于输入标签（ Label）或标注说明（ Caption）的文本或创建自由标签 （ Free Label） 5 Wiring （连线工具） 用于在框图上连线 及在前面板上建立连接器。当把该工具放在任一条连线上时，在 Context Help 窗口会显示连线的数据类型 6 Object Shortcut Menu （对象快捷菜单） 使用该工具在对象上单击鼠标左键，可以弹出对象的快捷菜单 7 Scrolling （滚动工具） 使用该工具时不需要使用滚动条便可在窗口中漫游 8 Breakpoint （断点操作） 使用该工具可在 VI 的框图对象（子 VI、函数、节点、连线和结构）上设置断点 9 Probe （探针工具） 可在框图程序内的连线上设置探 针。通过探针窗口可以观察连线上的数据变化状况。必须在数据流过之前设置探针 10 Color Copying （复制颜色） 使用该工具提取颜色，以用于编辑其他对象颜色 11 Coloring （着色工具） 用来给对象定义颜色，包括对象的前景色和背景色 前面提到过，在默认状态下 Automatic Tool Selection 被选中。单击该按钮将取消该工具的选择，按下 Shift+Tab 键将恢复该工具的选中状态。当 Automatic Tool Selectionnts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） - 11 - 被选中时，单击其他任一个工具，将取 消 Automatic Tool Selection 的选中状态。此时，按下 Tab 键或者 Shift+Tab 键，都可以恢复 Automatic Tool Selection 选中状态。 在 Automatic Tool Selection 没被选中时，如果当前窗口是前面板，按下 Tab 键使得选中工具在 Operating， Positioning， Labeling 和 Coloring 之间按顺序循环切换。如果当前窗口是框图窗口，则按下 Tab 键将使得选中工具在 Operating， Positioning， Labeling 和 Wiring 之间按顺序循环切换。 在前面板或框图空白区域中按下 Shift+鼠标右键 15，可以弹出临时的 Tools 模板，这样就可以把浮动的 Tools 模板窗口关闭，只有需要切换工具的时候，才弹出临时模板，选择新工具，从而节约空间用于程序编辑操作。前面板上的临时 Tools 模板如图 2.9 所示。 图 2.9 临时 Tools 模板 2.5 NI-IMAQ 和 Vision 及常用控件 本次设计的机器视觉检测系统很大一部分是用到了 NI-IMAQ 和 Vision，简称NI-Vision。 NI-Vision 是建立机器视觉的必要控件，其中又包括很多小的 VIs。 NI-Vision将采集来的产品图像根据要求对其一个或几个部位进行大小、位置等参数的检测，最终达到产品的全部合格（即零缺陷）。 表 2.4 是对 NI-Vision 的几个总控件的介绍。 表 2.4 NI-IMAQ 和 Vision 总体控件 序号 图标 名称 功能 1 High-Level VIs 使用高阶层的 VIs 建立图像获得系统而且获得图像 2 Vision Utilities 使用视觉公用程序 VIs 在 NI 视觉中产生并且操纵图像 3 Machine Vision 使用机器视觉 VIs 运行通常的机器视觉检验工作 ,包括在一个图像中的部份出现或缺省和测量部份的尺寸 4 IMAQ 1394 对 1394 的配置 5 NI-IMAQ I/O IMAQ 的输入输出 在 NI-Vision 中有很多小的控件，可以其看出其对机器视觉的检测分工精细。由于NI-Vision 控件多达上百个，很多是不常用的，且对本次设计没关系的。下面典型就介绍几个机器视觉对图像采集、打开、及建立坐标系和检测对象的常用控件。 （ IMAQ ReadFile）：读取一个图像文件 . （ IMAQ Create） ：产生一个图像 IMAQ Find CoordSys (Pattern) 2：用于在指定的图像矩形中找出一个模板图像 ,并建立直角坐标系 （ IMAQ Clamp Vertical Max） ：测量坐标中心到零件边缘的距离 nts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） - 12 - （ IMAQ Find Circular Edge） ：找出一个测量区域的圆形边缘 （ IMAQ Clear Overlay） ：清除重叠图像 （ IMAQ Overlay Text） ：显示一个图像上的重叠部位 （ IMAQ Dispose） ：将释放图像功能 nts浙江工业大学浙西分校信电系毕业设计（论文） - 13 - 第三章 机器视觉检测 3.1 系统总体构成 机器视
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