怎么使机器视觉系统更加稳定,这里的稳定性不仅仅是通常认为的可靠性,而是在系统的实际场景和变量环境中保持足够的可靠性。
很多因素会影响稳定性,如周围环境、物体变化、视觉组件的影响等。
机器视觉组件的选择是一项困难的工作。工程师需要熟悉组件本身和组件供应商,并有足够的选择经验。
在实验室运行的机器视觉系统与在实际工作场景中运行的系统面临着非常不同的环境。
需要机器视觉系统。
机器视觉系统包括一些重要部件、光源、镜头、相机、图像采集卡、数据传输、图像处理和测量软件等。
随着各部件性能的提高,机器视觉系统的能力也呈指数级增长。系统的复杂性取决于特定的应用程序需求。
选择最佳部件不仅要考虑部件的性能是否能满足要求(如分辨率、帧率、测量算法等),还要考虑系统的最终环境条件。
例如,在工业领域,这些环境条件包括部件变化、转载、定位、接口处理、振动、环境光、温度、灰尘、油、水、电磁辐射等。在极端恶劣的条件下,有时需要添加机器视觉部件的保护措施。最典型的例子是,一些相机需要在相对干净的环境中使用。然而,工业环境通常可以满足工业相机的直接使用。
机器的视觉组件和环境。
环境对机器视觉组件的影响不仅是对组件本身的破坏,而且是对测量效果的影响。例如,在温度变化的环境中,大多数工业相机可以在-5度和65度之间工作。在实际环境中,温度过高往往会给相机成像带来噪声。但这可以通过改善照明方法来提高信噪比。
此外,温度会影响LED光源的性能。随着LED温度的升高,其亮度可以通过光源控制器来补偿。LED本身产生的热量也会加速老化,甚至直接报废,因此需要良好的热设计。
其他部件也会有相应的温度限制。例如,工业控制器/嵌入式PC通常可以使用工业环境,但如果没有风扇,PC很可能会报废。为了保证机器视觉系统的稳定性,除了选择好的组件外,我们还应该考虑被测物体本身对温度的敏感性。例如,金属物体对温度有热膨胀和冷收缩。因此,当测量此类物体时,长度和体积会发生变化。
在3D测量系统中,除非传感器校准补偿温度,否则3D传感器的尺寸变化会导致偏差。在许多情况下,选择合适的组件可以满足特定环境的需要。
振动
大多数工业相机都进行了防振处理,机器人和轨道电缆可以很好地使相机移动而不受振动的影响。锁定的连接器可以防止相机振动。耐久性PC和嵌入式计算机具有良好的稳定保护机制。固定焦镜头使用金属接口锁定螺钉,以确保不受振动的影响。滤光片在一定程度上保护了镜头。
环境光
日常滤光片可以在一定程度上避免环境光的影响,它可以改变光进入传感器的信息。通过使用高亮度调节光源,可以最大限度地减少传感器的曝光时间和光圈,从而减少环境光的影响。使用红外波长相机测量可以减少可见光的影响。
灰尘、脏、水。
许多相机可以达到IP65/67的保护水平,以确保防尘和防水。灰尘、污垢、液体和蒸汽通常附着在LED或镜头表面,影响成像。LED的输出可以通过增加相机的增益和软件的图像处理来调整。
各种环境因素都会影响成像,而这些因素都是致命的,因为图像是测量的重要参考。
典型的螺钉连接多工艺检测系统(德国自动化系统集成公司,专注于螺钉领域)
测量
机器视觉系统的测量取决于系统配置。智能相机具有图像采集、处理和分析的能力。嵌入式视觉系统通常需要多个相机来提供图像采集能力、内置图像处理和分析能力。基于PC的系统将在PC中运行程序。精度和可重复性取决于特定的软件算法和亚像素精度。
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