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机器视觉技术工程应用案例简介 广州市暨南大学信息科技学院电子工程系王思华教授E mail twangsh 手机接口电路板机器视觉自动检测系统 1 生产现场的自动检测系统 手机接口电路板机器视觉自动检测系统 2 自动检测系统的主界面 手机接口电路板机器视觉自动检测系统 3 检测对象 正面 检测对象 反面 手机接口电路板机器视觉自动检测系统 3 该系统由光源 镜头 摄像头 图像采集卡 精密XY运动平台 计算机和专门开发的应用软件组成 用于检测手机接口电路板质量 其中包括检测每个接口电路板中的三个器件的位置和尺寸等参数 系统实现了大批量电路板组件质量的快速准确检验 被检测的大电路板上包含有30个接口电路板 为了保证测量精度 每次检测只针对一个接口电路板 因此 必须通过XY运动平台移动电路板 电路板检测完后才进行分割 并淘汰不合格产品 系统采用美国NI公司先进的机器视觉技术 还有数据记录和分析的功能 该系统具有测量准确 快速 扩展性强和性价比高等特点 该技术可适用于其他小型的电子和机械零部件的几何尺寸测量 机器视觉定位三角钢琴专用数控钻床 1 生产现场中的专用数控钻床 机器视觉定位三角钢琴专用数控钻床 2 机器视觉定位子程序界面 钢琴的琴弦和弦柱 光源与相机的密封盒 激光测距模块 机器视觉定位三角钢琴专用数控钻床 3 该项目专门为我国最大的钢琴制造企业开发 用于三角钢琴弦柱安装孔的加工 机器视觉技术在此项目中解决了大尺寸笨重设备加工的准确定位问题 其主要技术指标有 1 机床加工范围1500 350 60mm 2 钻孔位置的精度 0 1mm 其中的机器视觉定位精度指标为0 02mm 3 钢琴一次装夹的钻孔数量为230多个 可加工15种以上的型号规格的三角钢琴 该系统采用NI的机器视觉技术 系统中的三轴控系统亦由本研究室自行设计 4 钻孔的角度偏差小于 0 5度 钻孔的斜度为84度 为此 系统中还采用了激光测距传感器在钻孔前对琴面进行水平检测 以保证钻孔斜度指标符合技术要求 生物医学微粒检测与分析系统 1 生物医学微粒检测与分析系统 2 该项目主要任务是利用机器视觉技术实现粒子的检测和分析 是用于微小 几十至几百纳米直径 颗粒的动态检测 主要任务是测量单位时间内流经小管内的微粒的数量和每个粒子的粒径 并对颗粒大小分布状态进行分析 系统配置了激光光源 显微镜头与高分辨率数字摄像头 此外还配置了电动输液器 用来驱动载有微小粒子的液体的流动 注 该项目是与企业合作的项目 我们承担其中的机器视觉软件的开发任务 机器视觉微型电子器件质量检测系统 1 生产现场的检测系统 检测系统主界面 机器视觉微型电子器件质量检测系统 2 该系统的主要工作流程和功能简介如下 1 左侧数字相机拍摄进料盒中的器件 毫米级尺寸 然后进行图像粒子分析 精确测量出每一个器件的位置和偏转角度 2 PLC控制左侧机械臂拾取一个器件 调整其角度 并送往测试位 3 右侧数字相机在测试位拍摄该器件图像 并通过图像处理方式对器件进行分类 4 通过专门的检测仪器对器件的性能进行检测 分级和统计 5 PLC控制右侧机械臂取走器件 并根据器件级别投放在不同的出料盒中 6 如果进料盒中的器件还未取完 就回到第一道工序重复上述的流程 7 进料盒取空或出料盒满的话 设备暂停 人工方式更换进料盒或出料盒 注 该项目是与企业合作的项目 我们承担其中机器视觉以及PC与PLC通信软件的开发工作 高速卷簧机技术改造中的机器视觉应用 1 测试工作现场的图片 高速卷簧机技术改造中的机器视觉应用 2 推杆与送线轮运动特征测量 高速卷簧机技术改造中的机器视觉应用 3 该项目是一个利用机器视觉技术协助解决机电设备设计问题的案例 我们的合作单位在试制新型高速卷簧机的过程 其中包括卷簧 打结和热处理等工序 中 在高速运行 每分钟制作80个以上的弹簧 时遇到弹簧晃动大 以至于设备难以连续稳定地工作 该设备用于生产多种规格的床垫弹簧 该项目采用的技术方案包括 1 首先用高速摄像机拍摄卷簧过程中相关部件的动作过程 通过慢动作回放就可以清楚地观察到卷簧过程 为定性分析问题的所在提供了条件 我们使用过专业高速摄像机和具有高速 每分钟300帧 摄像功能的民用数码相机进行拍摄 实验结果表明 后者已能满足我们的应用需求 其价格大大低于前者 2 在卷簧过程中 利用机器视觉技术测量送线 钢线 推杆 剪簧和接簧等动作的相关运动部件位置的动态数据 再分析各个配件之间的配合和同步状况 为解决问题提供定量分析的依据 机器视觉弹簧机械性能自动检测系统 1 该系统是在研究项目 用于弹簧的机械性能的检测 其中基于机器视觉技术的测量功能包括 弹簧最大外径 最小外径 螺距和螺旋线轨迹的检测 以及上述数据的统计分析 而其他功能主要有 弹簧刚度测量和动态荷重 行程曲线图表绘制等 该系统采用自主开发的智能相机和数控子系统 机器视觉弹簧机械性能自动检测系统 1 检测系统的人机界面之一 计算机辅助图案设计系统 1 计算机辅助图案设计系统 2 该系统用于绗缝设备和激光打标 切割设备的图案设计 其主要功能有 1 图像采集 通过数字摄像头连续采集花纹图案的图像 再通过图像采集卡将图像传送到计算机内 2 摄像头参数设置与调整功能 用户可根据实际情况通过人机界面上的控件对摄像头的帧速 曝光时间 增益和滤波等参数进行调整 以获得最佳的图像拍摄效果 3 图像滤波和边缘检测功能 用户可选择不同的滤波算法提高图像的质量 然后通过边缘检测获得目标图案的清晰轮廓 4 图案轮廓特征点数据文件生成 通过鼠标点击或半自动的方式 选定图案轮廓特征点 并自动生成图案轮廓数据文件 机器视觉定位激光切割机 1 机器视觉定位激光切割机 2 在激光切割机工作过程中 由于加工对象通常无法准确放置在特定的位置上 因此必须先做加工对象的定位工作 该设备采用机器视觉技术解决精确定位问题 其主要技术特点是 1 采用两级定位的方式 设备顶部安装了一台相机 视场比较大 用于粗定位 而在激光头旁边有安装有另一台相机 视场小 用于精确定位 为准确加工奠定基础 2 该设备可配置前面介绍过的 计算机辅助图案设计系统 作为切割图案的设计工具 3 利用机器视觉技术检测切割质量是该项目的研究内容之一 注 该设备采用我们自主研发的智能相机和数控系统 该项目是一个在研项目 自主研发的智能相机 1 基于DM642芯片的A型智能相机 基于DM6437芯片的B型智能相机 自主研发的智能相机 2 智能相机一种高度集成化的小型机器视觉系统 它将图像采集 图像处理 数字I O与通信功能集成在相机之中 可提供各种多功能 模块化 高可靠性 易于开发的机器视觉解决方案 此外 由于应用了最新的DSP FPGA及大容量存储技术 以及图像处理技术的不断进步 其智能化程度不断提高 可满足很多生产过程中的机器视觉应用需求 我们自主研发的两种型号的智能相机分别采用DM642和DM6437DSP芯片作为主处理器 有以太网和数字I O接口 分辨率有130万像素和300万像素两种规格 最高帧速为15帧 秒 镜头的信号与规格可依据具体应用需求进行配置 以上两种智能相机有自带图像处理算法库 允许用户根据具体应用要求进行二次开发 用户可采用无编程方式方便快捷地完成机器视觉应用系统开发 该智能相机正应用于激光加工设备 绗缝设备和弹簧检测系统等工程应用项目之中 自主研发的开放式数控系统 1 自主研发的开放式数控系统 2 机器视觉应用往往与运动控制技术相关联 因此 现简单介绍一下我们自主研发的开放式数控系统 1 开放式专用数控系统主要特点 1 开放性 允许第三方做二次开发 订制特殊功能 2 嵌入式 基于ARM或DSP 降低成本 增加可靠性 3 运动控制 步进电机与伺服电机接口 4 逻辑控制 PLC或MPC功能 5 通信能力 有现场总线通信与以太网通信功能 6 机器视觉信号接口 以太网口 2 开放式专用数控系统主要技术指标 1 控制轴数 16轴 联动轴数 3轴 2 直线插补 圆弧插补 螺旋线插补 NURBS插补 回零 急停等运动控制函数库 3 插补周期 4ms以内 4 系统开放 带专用编程与调试工具 5 带系统二次开发工具软件 IC封装质量在线检测软件设计方案 IC封装质量在线检测软件适