工业视觉系统应用技术 课件 第六章 视觉测量与检测技术

工业视觉系统应用技术

第六章视觉测量与检测技术

学习目标掌握工业视觉在尺寸精确测量和产品特征/缺陷检测领域应用的技术原理和方法流程；通过案例学习，理解不同行业典型测量与检测任务的解决方案架构。工业制造领域中的视觉检测应用1视觉硬件系统技术的积累和突破为智能制造提供了更强大的感知能力。从电子产品制造到汽车零部件生产，从食品包装到航空航天部件加工，视觉检测技术广泛渗透于各个细分领域。以汽车制造工业为例，工业机器人利用视觉检测系统能够快速且精准的定位和安装各种复杂形状的汽车零部件，极大地提升了检测的准确性与稳定性，为汽车的安全性能与整体质量提供了坚实保障。工业制造领域中的视觉检测应用前景广阔，但也面临诸多挑战。只有通过不断创新与突破，才能充分发挥视觉检测技术的优势，推动工业制造向更高质量、更智能化的方向发展，为我国制造业的转型升级与经济的可持续发展注入强大动力。2产品尺寸测量工业视觉尺寸测量过程一般包括图像采集、图像处理和数据分析三个步骤。根据测量需求和精度选定合适的工业相机、镜头、光源等设备组件采集图像；然后对图像进行必要的预处理，如噪声滤波、边缘增强、灰度处理等；然后，使用边缘检测算法，如Canny、Sobel等方法识别物体的边缘，提取所需的几何特征；最后通过计算机视觉算法进行尺寸测量和数据分析。卡尺工具卡尺工具是一种测量目标边缘及边缘对的位置、特征或相互之间距离的视觉工具，通常用于检测和测量物体的几何特征，如长度、宽度、直径、间距等。视觉算法会根据边缘极性类型的不同，选取合适的极值点查找目标。点线圆查找1.点查找特征点检测算法是计算机视觉和图像处理中的核心技术之一，用于从图像中提取具有显著特征的点，例如查找两条边缘线的交点。2.线查找线查找工具在计算机视觉和图像处理领域中用于识别和提取图像中的线性结构，常用于图像分析、形状检测和模式识别。3.圆查找圆查找是在图像中指定区域内基于边缘检测和拟合的方法确定符合特定要求的圆周及相关数据，如圆中心点坐标、圆半径、拟合误差等。点圆测量测量点到圆心的连线长度实现点到圆距离的测量，通常用于工业生产中测量精度、位置校准和质量检测等场合。线线测量线线测量是测量图像中两条直线之间的几何关系，通过向量点积公式计算两条直线之间的相交点（如有）、线间距离和夹角等参数。圆圆测量圆圆测量模块涉及到检测图像中的圆，一般与圆查找模块配合使用，计算它们之间的几何关系（如距离、相交面积等）。3特征检测线边缘缺陷检测线边缘缺陷检测模块的设计旨在检测产品或材料中线状结构（如直线、曲线）上的缺陷。这种检测经常应用于检测电缆、管道、轨道或印刷电路板等产品的边缘是否有瑕疵、缺口或不规则性。圆弧缺陷检测圆弧缺陷检测模块用于识别和分析工业产品中圆弧形特征的缺陷，模块可以识别诸如裂缝、咬边、凹陷和表面不平等缺陷。4实战案例一：三极管引脚尺寸测量项目需求分析具体测量需求如下：产品材质：金属、塑料尺寸范围：2mm-10mm测量精度：0.1mm视野确定：50mm*50mm（视野范围要比样品大，并保证有充分的移动冗余空间）成像系统工作距离：200mm硬件方案设计根据视野大小（50mm*50mm）和测量精度±0.1mm等检测要求，选择面阵相机

相机像素=（长边像素数×n）×（短边像素数×n）精度余量按照3倍计算，得出相机的长边像素数量为1500，短边像素数量为1500。选择MV-CS032-10GM（320万像素黑白相机、分辨率2048×1536、CMOS芯片、像元尺寸3.45μm×3.45μm、C-Mount接口）根据镜头焦距计算公式：

焦距=工作距离×CCDSensor尺寸÷视野计算得出镜头焦距约为21.2mm

，结合现有镜头型号，选择MVL-HF1628M-6MPE（600万分辨率）镜头。根据检测需求分析和设备选型，视觉采集硬件系统架设方案视觉测量流程设计5实战案例二：光伏电池片制造缺陷质检项目需求分析现有某光伏电池系列产品，需对电池片边缘破损和断裂等制造缺陷进行识别检测。其中，产品材质为硅基半导体材料，电池片来料位置固定、视野范围约为100mm*100mm，崩边破损识别精度0.5mm，视觉采集系统工作距离约为250mm。硬件方案设计根据工件材质及边缘识别检测特点，打光方案选择背光源，可以呈现对比明显的边缘效果；相机及镜头选型可参考案例一。视觉检测流程设计具体流程步骤如下：

1）调用特征匹配（高精度匹配）工具模块2）利用位置修正模块建立基准点3）利用直线边缘检测模块分别查找四条直线边的缺陷4）利用格式化整理检测结果，按照项目检测要求将边缘缺陷区域的中心坐标输出5）条件检测判断。使用条件检测模块通过判断缺陷个数判断工件是否合格。6）完成缺陷检测流程，使用发送数据模块，将上述四个条件分支的检测结果格式化处理后别发送至相应的控制或通信设备6实战案例三：齿轮测量案例硬件方案设计硬件方案设计过程略，具体内容可参考案例一。视觉流程设计1）采集图像后，分别调用特征匹配（快速匹配）和位置修正工具模块进行特征定位操作2）检测齿轮轮毂圆心和轮齿顶点。使用圆查找工具模块检测轮毂轴孔利用组合模块，搜索所有匹配的轮齿，逐一测量每个轮齿顶点到齿轮轮毂圆心的距离；利用位置修正工具定位匹配的轮齿，逐一确定后续视觉工具模块运行时所对应的轮齿位置利用顶点检测工具模块检测所有的轮齿齿顶顶点3）使用点圆测量工具，分别调用前述视觉流程中检测到的轮毂圆心和轮齿顶点，计算