機器視覺技術已應用于工業自動化系統中,以取代傳統上的人工檢查來提高生產質量和產量。從拾取和放置、對象跟蹤到計量、缺陷檢測等應用,利用視覺數據達到閉環控制,來提高整個系統的性能。
雖然,機器視覺檢測系統能夠有效地提升檢測效率,節約人工,減少生產成本等,但在使用過程中也會有比較“棘手”的問題。
穩定的圖像特征提取是圖像分析和圖像識別的前提條件,穩定的圖像傳輸到圖像處理中心能夠保證軟件處理圖像的精確性。
視覺檢測的硬件選擇是個有難度的活,它規定工程師對硬件本身和硬件供應商非常熟悉,而且需要具備足夠的選擇經驗,畢竟在實驗室中運行的機器視覺系統與在實際工作場景中運行的系統所處的環境是很大不同的。視覺檢測包括一些重要部件,比如光源,鏡頭,相機,圖象采集卡,數據傳輸,圖像處理和測量軟件等。隨著各個部件性能的提升,機器視覺系統的功能也會成倍增加。
系統的復雜性取決于特定的應用程序規定,所以,在選擇最佳組件時,不僅需要考慮組件的性能是否能夠滿足要求(比如分辨率,幀速率,測量算法等),而且還需要考慮系統最終所處的環境條件。比如,在工業領域中,這些環境條件包括組件更改,轉移,定位,處理界面,振動,環境光,溫度,灰塵,油,水,電磁輻射等。在極端惡劣的條件下,有時需要為機器視覺組件增加保護。例如:某些相機需要在相對清潔的環境中采用,不過,在正常情況下,工業環境能夠滿足工業相機的直接采用,因為外界的影響,即使是最穩定的視覺系統也經常不能令人滿意。比如,振動可能會造成圖像模糊和失真,而可變部分可能會造成產生不同的圖像,長時間曝光會造成運動物件的圖像清晰度失真。環境對機器視覺硬件的影響不僅會破壞硬件本身,還會影響測量結果。
溫度變化也會影響機器視覺檢測的效果。相機在出廠時都會標志正常工作的溫度范圍,大多數工業相機可以在-5℃到65℃之間工作,過冷或者過熱都會影響相機的正常與運行。比如,當曝光時間較長或所處環境溫度較高時,相機內部的溫度便會升高,溫度上升導致電路產生暗電流。它是影像傳感器中的一個主要噪點來源。有研究顯示,CCD芯片的溫度每升高8°C,其暗電流就會成倍增加。另一方面,被測物體也可能受到溫度變化的影響,我們都知道很多物體會熱脹冷縮。因此,測量此類物體時,其長度和體積將發生變化。
振動可能會導致圖像模糊和失真。不過,大多數工業相機都經過防振處理。機器人和軌道電纜可以使相機在不受振動影響的情況下運動良好。鎖定連接器保護相機不受振動影響。耐用的PC和嵌入式計算機具有良好的穩定性保護機制。焦距鏡片使用金屬界面鎖定螺釘,以確保它們不受振動的影響。這種過濾器可以在一定程度上保護鏡頭。機器視覺檢測的效果會受到環境光照的影響,外界光照會影響照射在被測物體上的總光強,增加圖像數據輸出的噪聲。日用濾光片可以在一定程度上避免環境光的影響,并且可以改變進入傳感器的光信息。通過使用高亮度調制光源,減少了傳感器的曝光時間和減小光圈,可以將環境光的影響降至最低。使用紅外攝像機等進行測量可以減少可見光的影響。
許多相機都可以達到IP 65/67的保護水平,以確保防塵防水。灰塵、污垢、液體和蒸汽常常附著在LED或透鏡表面,影響成像。通過增加相機的增益、軟件處理圖像和調整LED的輸出,可以對其進行調整。舉例,對象被放置在一張紙上,在該紙上打印同一對象的圖像。在這種情況下,機器視覺檢測設置可能無法確定哪個是真實的物體。完美的背景是空白的,并提供與檢測到的物體良好的對比,它的確切屬性將取決于正在使用的視覺檢測算法。如果使用邊緣檢測器,那么背景不應該包含清晰的線條。背景的顏色和亮度也應該與物體的顏色和亮度不同。在前面的幾種情況中,整個對象出現在相機圖像中。遮擋是不同的,因為部分對象丟失,視覺系統顯然不能檢測到圖像中不存在的東西,有各種各樣的東西可能會導致遮擋,包括其他物體、機器人的部分或相機的不良位置。克服遮擋的方法通常涉及將對象的可見部分與其已知模型進行匹配,并假定對象的隱藏部分存在。
電機、變壓器、電容器件的啟停,會導致浪涌電流,EFT 電子脈沖干擾,還有大量輻射;工業設備運動也會出現隔空放電或接觸放電問題。工業相機屬于圖像傳感器類,本身都是弱電工作,因此受到影響尤為嚴重,必須做好電路保護。所以說,各種環境因素都會影響成像,而這些影響將是致命的,因為圖像是測量的重要參考,所以視覺檢測設備被買回來,使用環境的選擇也很重要,不能僅僅得到一個現場計數,一個良好的環境,對于設備的安裝也是有益的,更好地安裝,可以使設備的使用壽命保持在正常范圍內。