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详解智能视觉传感器的技术和应用

 

视觉传感技术是传感技术七大类中的一个 ,视觉传感器是指:通过对摄像机拍摄到的图像进行图像处理 ,来盘算工具物的特征量(面积、重心、长度、位置等) ,并输出数据和判断结果的传感器 。

  一、视觉传感器概述
  视觉传感技术是传感技术七大类中的一个 ,视觉传感器是指:通过对摄像机拍摄到的图像进行图像处理 ,来盘算工具物的特征量(面积、重心、长度、位置等) ,并输出数据和判断结果的传感器 。

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  二、分类
  1、3D视觉传感技术
  3D视觉传感器具有广泛的用途 ,好比多媒体手机、网络摄像、数码相机、机械人视觉导航、汽车系统、生物医学像素剖析、人机界面、虚拟现实、监控、工业检测、无线远距离传感、显微镜技术、天文视察、海洋自主导航、科学仪器等等 。这些差别的应用均是基于3D视觉图像传感器技术 。 是3D影像技术在工业控制、汽车自主导航中具有迫切的应用 。

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  2、智能视觉传感技术
  智能视觉传感技术下的智能视觉传感器也称智能相机 ,是近年来机械视觉领域生长Z快的一项新技术 。智能相机是一个兼具图像收罗、图像处理和信息通报功效的小型机械视觉系统 ,是一种嵌入式盘算机视觉系统 。它将图像传感器、数字处理器、通讯?楹推渌馍杓傻揭桓黾虻サ南嗷 ,由于这种一体化的设计 ,可降低系统的庞漂后 ,并提高可靠性 。同时系统尺寸大大缩小 ,拓宽了视觉技术的应用领域 。

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  智能视觉传感器的易学、易用、易维护、装置便当 ,可在短期内构建起可靠而U效的视觉检测系统等优点使得这项技术获得飞速的生长 。

  三、视觉传感技术的实现基础

  视觉传感器的图像收罗单位主要由CCD/CMOS像机、光学系统、照明系统和图像收罗卡组成 ,将光学影像转换成数字图像 ,通报给图像处理单位 。通常使用的图像传感器件主要有CCD图像传感器和CMOS图像传感器两种 。下面将介绍两种传感器的实现原理及优缺点 。

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  四、视觉传感技术的应用
  1、汽车车身视觉检测系统
  车身成型是汽车制造的要害工序之一 ,对车身的各项指标要求严格 ,需对车身进行100%的检测 。古板的车身检测要领是利用三坐标丈量机 ,其操作庞大 ,速度慢 ,工期长 ,只能进行抽检 。

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  通常 ,车身的要害尺寸主要是挡风玻璃尺寸、车门装置处棱边位置、定位孔位置等 。因此视觉传感器漫衍于这些位置四周 ,丈量其相应的棱边、孔、外貌的空间位置尺寸 。在生产线上设计丈量工位 ,车身定位后 ,置于一框架内 ,框架由纵横漫衍的金属柱、杆组成 ,可凭据需要在框架上灵活装置视觉传感器 。凭据丈量点的数量可装置相应数量的视觉传感器 ,(通常情况下每个视觉传感器丈量一个被测点) ,凭据差别形式的传感器包括双目立体视觉传感器、轮廓传感器等多种类型 。

  丈量系统事情历程为:由生产线运送车身到丈量工位进行准确定位 ,然后传感器按要求顺序开始事情 ,盘算机收罗检测点图像并进行处理 ,盘算出被测点的空间三维坐标 ,盘算值与标准值比对 ,得出检测结果 ,并将车身送出丈量工位 。

  2、钢管直线度、截面尺寸在线视觉丈量系统
  在工业生产中 ,无缝钢管是一类重要的工业产品 ,而它的质量参数则是制造的重要数据 ,其中钢管的直线度及截面积是主要的几何参数 ,是控制无缝钢管制造质量的要害 ,但由于以下原因使得参数的丈量成为难题:(1)、无缝钢管接纳非接触式丈量 ,且制造现场情况卑劣;(2)、无缝钢管的空间尺寸大 ,这也要求检测系统具备很大的丈量空间 。视觉传感技术的泛起解决了上述问题 ,视觉传感技术接纳的是非接触式丈量且丈量规模大 。

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  丈量系统由多个结构光传感器组成 ,传感器上结构光投射器投射的光平面和被测钢管相交 ,获得钢管截面圆周上的部分圆弧 ,传感器丈量部分圆弧在空间中的位置 。系统中每一个传感器实现一个截面上部分圆弧的丈量 ,通过适当的数学要领 ,由圆弧拟合获得截面尺寸和截面圆心的空间位置 ,由截面圆心漫衍的空间包络 ,获得直线度参数 。丈量系统在盘算机的控制下 ,可在数秒内完成丈量 ,满足实时性要求 。

  3、三维形貌视觉丈量
  在三维形貌数字化丈量技术是逆向工程和产品数字化设计、治理及制造的基础支撑技术 。它所实现三维形貌数字化丈量的机理是将视觉非接触、快速丈量和Z新的高区分力数字成像技术相结合 。由于所丈量的物体多是大型、具有庞大外貌的物体 ,丈量通常分为局部三维信息获取和整体拼接两部分 ,先利用视觉扫描传感器对被测形貌各个局部区域进行丈量 ,再接纳拼接技术将各部分形貌进行拼接Z终获得完整图像 。

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  这项传感器的视觉扫描测头接纳局域双目立体视觉丈量原理设计 。形貌整体拼接实质上是将所收罗到的数据放到公共坐标上 ,这样就能获得整体的数据描述 。通过高区分率数码相机从丈量空间的上方以差别的角度和位置对被丈量进行数据收集 ,运用光束定向交汇平差原理获得控制点空间坐标并建立全局坐标系 ,Z后通过各个坐标系进行关联、转换 ,完成数据拼接 。

  五、总结
  视觉源于生物界获取外部情况信息的一种方法 ,是自然界生物获取信息的ZU效手段 ,是生物智能的焦点组成之一 。人类80%的信息都是依靠视觉获取的 ,基于这一启发研究人员开始为机械装置“眼睛”使得机械跟人类一样通过“看”获取外界信息 ,由此降生了一门新兴学科——盘算机视觉 ,人们通过对生物视觉系统的研究从而模仿制作机械视觉系统 ,尽管与人类视觉系统相差很大 ,可是这对传感器技术而言是突破性的进步 。视觉传感器技术的实质就是图像处理技术 ,通过截取物体外貌的信号绘制成图像从而泛起在研究人员的面前 。视觉传感技术的泛起解决了其他传感器因园地巨细限制或检测设备庞大而无法操作的问题 ,由此广受工业制造界的接待 。


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