机器视觉自动检测技术

1、机器视觉自动检测技术,余文勇,联系方式 机械学院 数字制造国家重点实验室 E-mail：,学习目的,知识了解机器视觉与图像处理的基本原理、构造、编程技术，以及各种机器视觉检测技术的相关知识； 能力熟悉图像处理程序的编写与调试，具备基本的编程解决问题的能力； 情商具有机电工程师应有的认真负责之态度,大纲,一、机器视觉基础(2学时) 二、机器视觉器件 (4学时) 1相机的分类及主要特性参数 2镜头的原理与选型 3图像采集卡的原理及种类 4图像数据的传输方式汇总及比较 5光源种类与选型 三、机器视觉成像技术 (2学时) 1灰度照明技术 2彩色照明技术 3照明器材原理及选型 四、机器视觉核心算法集合

2、(6学时) 1滤波算法及其应用 2数学形态学及其应用 3边缘检测算法及其应用 4污点查找算法及其应用 5阈值分割的原理与方法汇总 6模版匹配算法及其应用 五、机器视觉工程应用(10学时) 1机器视觉系统需求分析及系统设计概述 2在表面检测领域中的应用及案例分析 3在尺寸测量领域中的应用及案例分析 4在包装行业中的应用及案例分析 5在字符识别中的应用及案例分析,第一课 机器视觉基础,1. 机器视觉的定义,机器视觉：用机器代替人眼来做测量和判断 机器视觉系统 采用图像摄取装置将被摄取目标转换成图像信号，传送给图像处理系统； 图像处理系统根据像素分布和亮度、颜色等信息，进行运算来抽取目标的特征：面积

3、、长度、数量、位置等； 根据预设的判据来输出结果：尺寸、角度、偏移量、个数、合格/不合格、有/无等； 指挥执行机构进行诸如定位或分选等相应控制动作,2. 机器视觉的特点,机器视觉系统的特点 在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉； 在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度，机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。 机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。,机器视觉与计算机视觉,、,图像处理,模式识别,人工智能,数 学,认知科学

4、,机器学习,计算机图形学,传感器,自动控制,计算机软件,计算机网络,机械设计,应用光学,计算机视觉,机器视觉,工业自动化,3. 检测功能,有/无判断（Presence Check） 面积检测（Size Inspection） 方向检测（Direction Inspection） 角度检测（Angle Inspection） 尺寸测量（Dimension Measurement） 位置检测（Position Detection） 数量检测（Quantity Count） 图形匹配（Image Matching） 条码识别（Bar-code Reading） 字符识别（OCR） 颜色识别（Colo

5、r Verification）,4. 机器视觉应用行业,电子（Electronics） 半导体（Semiconductor） 计算机和外设（Computer&Peripherals） 制药（Pharmaceutical） 包装（Packaging） 汽车（Automotive） 印刷（Printing） 消费品（Consumer Goods） 食品饮料（Food&Beverage） 医学（Medicine） 机械制造（Other Industries）,机械制造,IC装备,消费电子,汽车,4.1电子与半导体行业应用,LED和LCD测试 大小、形状、亮度、颜色ON/OFF LCD平板玻璃 PCB

6、检查 焊点质量、丝印质量 钻孔对位 IC芯片、元件检测 有无、方向/极性 印刷质量、字符识别 管脚排列一致性,4.2计算机和外设行业应用,软盘、光盘印刷质量 硬盘磁头倾斜度 连接器针脚排列 扁平电缆印字符识别,4.3制药行业应用,胶囊生产中的质检 壁厚、高度、外观缺陷 药片形状、厚度 药片装瓶数量计数,4.4包装行业应用,药品、化妆品包装 外观、条码 完整性 食品包装 生产日期、条码、密封性,4.5汽车行业应用,仪表盘校准（速度表） 由表盘图像计算指针位置 风挡雨刮器零件分类 根据形状、面积、长度等 车灯检测 表盘、按键丝印质量 零部件装配完整性,4.6印刷行业应用,钱币印刷质量 号码识别 丝

7、印质量 塑料薄膜印刷对位,4.7消费行业应用,钻石多棱面加工 刀柄仿型加工 鞋模制造 喷雾器喷射形状分析 陶瓷印花质量检查,4.8食品饮料行业应用,瓶装液位高度检查 啤酒瓶外观检测 高度、形状、颜色、B标 瓶盖标签完整性 破损情况 口服液瓶质检 罐装饮料外观检查 保质期、条码,4.9医学应用,血液分析 光电内诊镜测试 细胞分析,4.9机械制造行业,量仪校准 轴承检查 焊接质量检查 装配完整性,5 机器视觉知名产品介绍,美国 Congnex，NI，Data Transaction 德国 Basler，VMT，Siemens 日本 Omron，Panasonic，Keyence 加拿大 Dalsa

8、，Hexsight 中国 系统集成商,附：数字图像处理的发展概况和应用,1964年：美国喷气推进实验室用计算机对“徘徊者七号”太空船发回的大批月球照片进行处理。数字图像处理应用从空间研究计划扩展到生物医学，工业生产，军事侦察等领域。 二十世纪六十年代末：数字图像处理较完整的理论体系已形成，成为一门新兴的学科。 二十世纪六十年代至八十年代：随着离散数学理论的创立和完善，数字图像处理理论和方法进一步完善，应用范围更加广泛。 机器视觉的推广源自美国八十年代汽车工业的快速增长 二十世纪九十年代以来：数字图像处理向更高级的方向发展：实时性，智能化，普及化，网络化，低成本,应用领域： 通信：图像传输，电视

9、电话，HDTV等。 宇宙探测：星体图片处理。 遥感：地形、地质、矿藏探查，森林、水利、海洋、农业等资源调查，自然灾害预测，环境污染的监测，气象云图。 生物医学：CT，NMR，PET，SPECT，DSA，X射线成像，B超，红外图像，显微图像。 工业生产： 产品质量检测，生产过程控制，CAD，CAM。,应用领域： 军事： 军事目标侦察，制导系统，警戒系统，自动火器控制，反伪装等。 公安： 现场照片，指纹，手迹，印章，人像等处理和鉴别。 档案： 过期的文字、图片档案的修复和处理。 机器人视觉 娱乐： 电影特技，动画，广告，MTV等。,图像处理最先应用于空间探索,地球资源勘探,微波段成像 （雷达） 不受气候、光照条件影响，可以穿透云层，通过植被、冰层和极干燥地区,西藏东南山区航天器拍摄的雷达图像,地球资源勘探,遥感图片,气象云图 气象预报,计算机合成图像,计算机合成图像,军事应用 目标跟踪,军事应用 隐形飞机、定位轰炸,军事应用,军事应用,火星车前部图，中部的两个小突出是两个黑白CCD摄像机,自动驾驶,勇气号火星车,Rocky7视觉系统获取的立体图象对,(a) 深度图象 (b)障碍物探测示意图 Rocky7 视觉系统对场景的深度恢复,“机遇