第二章 基于机器视觉的自动检测系统机械部分设计

第二章基于机器视觉的自动检测系统机械部分设计

2.1 检测系统的总体框图

该检测系统由硬件和软件两个部分组成。硬件系统是由安装在滑块上的CCD摄像头、零件装夹机构和步进电机组成的能往复运动的信息采集系统。计算机通过步进电机控制卡控制步进电机转动，以及CCD摄像头从而实现扫描整个回转体类零件的运动，也即实现了回转体类零件的图像采集。采集得到的图像信息经图像采集卡被传输到计算机中并保存在指定位置以待后用。

软件系统的功能是对采集得到的回转体类零件的图片信息进行处理，包括图片拼接、图片预处理(滤波、灰度均衡、二值化处理)、边缘提取、边缘细化、曲线拟合、尺寸测量等过程，并目‘由光学原理来进行形状误差分析，最终得到要求的检测数据，将此数据与标准数据进行对比，由此判断产品的合格与否。整个系统框图如图2.1所示。

图2.1 检测系统框图

2.2检测系统的机械整体结构设计

这一系统的机械测量机构主要可以分为三部分。第一部分是移动CCD摄像头的纵向运动机构，此结构的作用是让CCD进行回转体类零件的图像像采集。第二部分是步进电机带动的回转体类零件以主轴为轴心的转动，此结构的作用是找到回转体类零件在圆周方向上四个拍摄位置。最后是光源系统，它为整个图像提供理想的背景和适合拍摄的光线。其机构的示意图如图2.2所示。

图2.2 检测机构简图

2.3装夹工作台的设计

这部分主要是如何实现工件的装夹以及定位。本系统的零件采用人工装夹的方式。由于零件在不同角度上都有要测量的数据，因此，设计时要求零件可以绕自身轴线转动。本系统设计时每拍摄一张图像后，零件便在步进电机的驱动下转动90度的角度，既每一个零件都需要被拍照四次，在步进电机的驱动下转动三次。由上这些功能对结构设计提出了要求。对于零件的装夹，我们利用一个三抓卡盘将零件的一端夹紧，而卡盘通过主轴由固定支座支撑，另一端由一个安装在可移动的支座上的浮动顶尖夹紧，这个可移动的支撑座可以满足不同零件不同的长度的需要。在卡盘与步进电机之间安装了联轴器，使两者之间的转动能够同步。设计的最终结构示意图如图2.3 所示。

图3.3装夹工作台示意图可移动端

固定支

撑端

2.4步进电机的选用[7]

步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的电磁机械装置，是一种输出与输入数字脉冲相对应的增量驱动元件，具有快速启动和停止的能力。当负荷不超过步进电机所提供的动态转矩值时，它就可能在一瞬间实现启动和停止。它的步进角和转速不受电压波动和负载变化的影响，也不受环境条件(如温度、气压、冲击和振动等)的影响，仅与脉冲频率有关。它每转1 周都有固定的步数，如果在不丢步的情况下运行，一般步进电机的步距误差为步进角的3-5%且不会积累。正因为步进电机具有这些特性，所以它非常适合充当系统中的动力执行元，所以本检测系统中的电机采用步进电机。

具体选用哪一种型号的步进电机，我们首先考虑的是:要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，要计算机械系统的负载转矩，考虑电机的矩频特性是否满足机械负载并有一定的余量。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。其次，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到系统所需的脉冲当量，最后应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配并还有一定的余量。

在本检测系统中，我们通过公式M=Ma+Mf+Mt （1-3）

Ma=（Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 （1-4）

式中Ma ---电机启动加速力矩（N.m)

Jm、Jt---电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2)

n---电机所需达到的转速（r/min）

T---电机升速时间（s）

Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-5）

Mf---折算至电机的转矩（N.m)

u---摩擦系数

η---传递效率

Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 （1-6）

Mt---切削力折算至电机力矩（N.m)

Pt---最大切削力（N）估算电机输出的总力矩M

以及公式fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml）÷(1+Jt/Jm)] 1/2 （1-7）

式中fq---带载起动频率（Hz）

fq0---空载起动频率

Ml---起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩（N.m) 来估算步进电机负载起动频率。（若负载参数无法精确确定,则可按fq=1/2fq0进行估算.）从而在本系统中我们最终选择的步进电机为90BF001.根据《微特电机手册》90BF001型步进电机的技术参数如下表：

2.5联轴器的选用

联轴器主要是用作轴与轴联接，使它们一起旋转并传递转矩。用联轴器联接的两根轴，只有在机器停车后，经过拆卸才能把它们分离。联轴器的类型可以固定式和可移式两类，具体使用那种形式的联轴器要根据要求和工作条件来确

定，具体选择时可考虑以下几点[8]：

①机械类型和传动系统的配置情况，例如原动机和工作机的类型，传动系统的质量和转动惯量的大小，传动系统的外形尺寸和装拆空间尺寸，被联接轴的空间(水平、垂直)位置，与两半联轴器的配合及平衡的要求。

②所需要传递转矩的大小和性质以及对缓冲和减振方面的要求，包括在稳定工况下运动的最大转矩，转矩的时间特性(瞬间的或连续的)。例如，对大功率的重载传动，可选用齿式联轴器;对有严重冲击载荷或要求消除轴系扭转振动的传动，可选用橡胶金属环联轴器、轮胎式联轴器、簧片联轴器等具有高弹性的联轴器。

③联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小，对十高速传动轴，应选用平衡精度高的联轴器，例如膜片联轴器、齿式联轴器等，而且不宜选用存在偏心的滑块联轴器等。

④两轴相对位移的大小和方向，当安装调整后，难以保持两轴严格精确对中，或工作过程两轴将产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器，例如当径向位移较大时，应选用滑块联轴器，角位移较大或相交两轴的联接可选用万向联轴器等。

⑤联轴器的可靠性、使用寿命和工作环境，通常由金属兀件制成不需润滑的联轴器比较可靠，需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善称度的影响，目_可能污染环境。含有橡胶等非金属兀件的联轴器对温度、油类、腐蚀性介质、光等比较敏感，而且容易老化。

⑥联轴器的制造、安装、维护和成本，在满足使用性能的前提下，应选用装拆方便、维护简单、成本低的联轴器。例如刚性联轴器不但结构简单，ifu b_装拆方便，其中火壳联轴器，可在不移动两轴的情况下，装拆联轴器，可用十低速、刚性的传动轴。一般的非金属弹性兀件联轴器(例如弹性套柱销联轴器、梅花形弹性联轴器、弹性柱销联轴器等)，由十具有良好的综合性能，适肩{用十一般的中小功率传动。

固定式刚性连轴器的结构最简单，零件数量少、重量轻、制造容易、成本最低。虽然这类联轴器不具有补偿两轴相对位移的能力，但是如果装配时能保持两轴精确对中，则工作中会有比较满意的传动性能。因此，在一些转速不高，载

荷平稳的场合，仍得到广泛的应用。由于凸缘联轴器是应用最广泛的一种固定式刚性联轴器，它的结构简单，工作可靠，传递转矩大，装拆较方便，可以联接不同直径的两轴，也可联接圆锥形轴伸，故本系统采用凸缘联轴器。

我们在设计的时候主要是考虑所需传递的转矩的大小和性质以及轴径的大小来确定具体选用哪一型号，多大尺寸的凸缘联轴器。本检测系统中最终选用的联轴器的型号为YL4.此联轴器的主要尺寸及基本参数如下[9]：

YL4型凸缘联轴器外形图如图2.4所示。

图2.4 YL4型凸缘联轴器外形图

YL4型凸缘联轴器基本参数如下表：

3.6三抓卡盘的选用

卡盘是用来夹紧工件的机械装置。从卡盘爪数上面可以分为：两爪卡盘，三爪卡盘，四爪卡盘，六爪卡盘和特殊卡盘。在各种卡盘中三抓自定心卡盘应用最为广泛。用扳手转动夹紧力输入部分，就可以使三个卡爪同时沿径向移动，可以实现自动定心夹紧。由于三抓卡盘重复定位精度高，夹持

范围大，夹紧力大而稳定，调整方便，故本检测系统中采用三抓卡盘作为固定支撑端的夹紧工具。从被检测工具夹紧轴径的大小，三爪卡盘夹紧尺寸范围的大小，在本检测系统中选用型号为K11320的三爪卡盘。其外形如图2.5所示：

图2.5 三抓卡盘外形图

型号为K11320的卡盘的基本参数如下表所示：

2.7导轨的设计

导轨的设计要求[9]：

①几何精度就是通常所说的导向精度，即运动的直线度或回转精度;

②运动精度包括两方面内容:一是运动的平稳性(例如低速不爬行)，二是定位精确(线定位和角定位);

③具有足够的承载能力和刚度，使用寿命长;

④结构简单、工艺性好、便十调整与维修;

⑤具有良好的润滑和防护装置。

导轨主要用来支承和引导运动部件沿着一定的轨迹运动。两个作相对运动的部件构成一对导轨副，其中，不动配合面称为固定导轨或静导轨，运动的配合面

称为运动导轨或动导轨。在运动导轨和固定导轨之间一般只允许有一个自由度。导轨分为滑动导轨、滚动导轨和其他导轨，滑动导轨结构简单，制造容易，维护简单，成本低，而滚动导轨制造复杂，导轨尺寸越大成本越高。

在本系统中，设计有两个导轨，一个的作用就是使CCD摄像头沿着导轨的方向纵向移动，并目保证整个CCD支撑机构和CCD在运动中能够平稳的移动；而导轨的另一个作用是使右顶尖能够在横向方向上移动。由于这两个导轨对该系统的检测精度的影响并不是特别明显。根据我们的实际情况我们选择加工制造简单，成本相对较低的滑动导轨作为导向机构。

滑动导轨按照导轨的界面形状可以分为三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨和圆形导轨，他们由十形状的不同，性能又有很大的差别，其中燕尾形导轨的优点是结构简单，制造、检验和修理方便;导轨面较宽，承载力较大，刚度高，故应用广泛，所以在该检测系统中我们选用矩形的燕尾形导轨。

2.8 轴承的选用

正确选用滚动轴承，对主机能否获得良好的工作性能，延长使用寿命，提高机器的运转率，有着十分重要的作用。因此，在选择滚动轴承时必须高度重视，一般来说，选择轴承的步骤可能概括为：

1）.根据轴承工作条件（包括载荷方向及载荷类型、转速、润滑方式、同轴度要求、定位或非定位、安装和维修环境、环境温度等），选择轴承基本类型、公差等级和游隙；

2）.根据轴承的工作条件和受力情况以及寿命要求，通过计算确定轴承型号，或根据使用要求，选定轴承型号，再验算寿命；

3）.验算所选轴承的额定载荷和极限转速。

选择轴承的主要考虑因素是极限转速、要求的确良寿命和载荷能力，其它的因素则有助于确定轴承类型、结构、尺寸及公差等级和游隙工求的最终方案

轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承与滑动轴承相比，有着很明显的优点。滚动轴承的优点有 :

1．滚动轴承的摩擦系数比滑动轴承小,传动效率高。一般滑动轴承的摩擦系数为0.08-0.12,而滚动轴承的摩擦系数仅为0.001-0.005;

2．滚动轴承已实现标准化、系列化、通用化,适于大批量生产和供应，使用和维修十分方便；

3．滚动轴承用轴承钢制造,并经过热处理,因此,滚动轴承不仅具有较高的机械性能和较长的使用寿命,而且可以节省制造滑动轴承所用的价格较为昂贵的有色金属;

4．滚动轴承内部间隙很小,各零件的加工精度较高,因此,运转精度较高。同时,可以通过预加负荷的方法使轴承的刚性增加。这对于精密机械是非常重要的; 5．某些滚动轴承可同时承受径向负荷和轴向负荷,因此,可以简化轴承支座的结构;

6．由于滚动轴承传动效率高,发热量少,因此,可以减少润滑油的消耗,润滑维护较为省事;

7．滚动轴承可以方便地应用于空间任何方位的轴上。

鉴于本系统的工作条件，轴承受力情况以及滚动轴承的优点，在本系统中我们选用型号为6038的滚动轴承。该轴承的外形图如图2.6所示，基本参数所示。

图2.6轴承的外形图

机器视觉检测系统简述及系统构成

机器视觉检测系统简述及系统构成 1机器视觉检测的一般模式 机器视觉检测的目标千差万别，检测的方式也不尽相同。农产品如苹果、玉米等通常是检测其成熟度，大小，形态等，工业产品如工业零件,印刷电路板通常是检测其几何尺寸，表面缺陷等。不同的应用场合，就需要采用不同的检测设备和检测方法。如有的检测对精度要求高，就需要选择高分辨率的影像采集装置；有的检测需要产品的彩色信息，就需要采用彩色的工业相机装置。正是由于不同检测环境的特殊性，目前世界上还没有一个适用于所有产品的通用机器视觉检测系统。虽然各个检测系统采用的检测设备和检测方法差异很大，但其检测的一般模式却是相同的。机器视觉检测的一般模式是首先通过光学成像和图像采集装置获得产品的数字化图像，再用计算机进行图像处理得到相关检测信息，形成对被测产品的判断决策，最后将该决策信息发送到分拣装置，完成被测产品的分拣。 机器视觉检测的一般模式如图1所示： 图1机器视觉检测的一般模式 1.1图像获取 图像获取是机器视觉检测的第一步，它影响到系统应用的稳定性和可靠性。图像的获取实际上就是将被测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的图像数据。机器视觉检测系统一般利用光源，光学镜头，相机，图像采集卡等设备获取被测物体的数字化图像。 1.2视觉检测 视觉检测通过图像处理的方法从产品图像中提取需要的信息，做出结果处理并发送相应消息到分拣机构。通常这部分功能由机器视觉软件来完成。优秀的机器视觉软件可对图像中的目标特征进行快速准确地检测，并最大限度地减少对硬件系统的依赖性，而算法设计不够成熟的机器视觉软件则存在检测速度慢，误判率高，对硬件依赖性强等特点。在机器视觉检测系统中视觉信息的处理主要依赖于图像处理方法，它包括图像增强,数据编码和传输，平滑，边缘锐化，分割，特征提取，目标识别与理解等内容。 1.3分拣 对于一个检测系统而言，最终是要实现次品（含不同种类的次品）与合格品的分离即分拣，这部分功能由分拣机构来完成。分拣是机器视觉检测的最后一个也是最为关键的一个环节"对于不同的应用场合，分拣机构可以是机电系统!液压系统!气动系统中的某一种。但无论是哪一种，除了其加工制造和装配精度要严格保证以外,其动态特性,特别是快速性和稳定性也十分重要，必须在设计时予以足够的重视。 2机器视觉检测系统的构成 一个典型的机器视觉检测系统主要包括光源、光学镜头、数字相机、图像采集卡、图像处理模块、分拣机构等部份。其构成如图2所示。 图2典型的机器视觉检测系统 3光源

视觉检测系统报告

视觉检测系统报告 年春季学期研究生课程考核（阅读报告、研究报告）考核科目:视觉测量系统学所在院（系）:电气工程及自动化学院学生所在学科:仪器科学与技术学生姓名:***学 号:10S001***学生类别:工学硕士考核结果: 阅卷人: 视觉测量系统课程报告第一部分视觉测量系统发展现状综述机器视觉自起步发展到现在，已有15年的发展历史。应该说机器视觉作为一种应用系统，其功能特点是随着工业自动化的发展而逐渐完善和发展的。 目前全球整个视觉市场总量大概在60～70亿美元，是按照每年 8、8%的增长速度增长的。而在中国，这个数字目前看来似乎有些庞大，但是随着加工制造业的发展，中国对于机器视觉的需求将承上升趋势。 一、机器视觉的定义及特点简言之，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。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；同时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。而且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。 正是由于机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，人们将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。在中国，这种应用也在逐渐被认知，且带来最直接的反应就是国内对于机器视觉的需求将越来越多。 二、机器视觉在国内外的应用现状在国外，机器视觉的应用普及主要体现在半导体及电子行业，其中大概40%～50%都集中在半导体行业。具体如PCB印刷电路：各类生产印刷电路板组装技术、设备；单、双面、多层线路板，覆铜板及所需的材料及辅料；辅助设施以及耗材、油墨、药水药剂、配件；电子封装技术与设备；丝网印刷设备及丝网周边材料等。SMT表面贴装：SMT工艺与设备、焊接设备、测试仪器、返修设备及各种辅助工具及配件、SMT材料、贴片剂、胶粘剂、焊剂、焊料及防氧化油、焊膏、清洗剂等；再流焊机、波峰焊机及自动化生产线设备。电子生产加工设备：电子元件制造设备、半导体及集成电路制造设备、元

机械系统设计习题(有答案版) 打印

第一章绪论 1、系统： 具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是系统。 2、机械系统的组成： 1、动力系统。 2、执行系统。 3、传动系统。 4、操纵、控制系统。 5、支承系统。 6、润滑、冷却与密封系统。 3、产品设计类型：完全创新设计、适应性设计、变异性设计。 4、机械系统的设计要求：功能、适应性、可靠性、生产能力、使用经济性、成本六方面的要求。 5、产品的产生过程分哪几个阶段？ 产品策划---产品设计---产品生产---产品运转---产品报废或回收。 6、产品的设计过程分哪几个阶段？ 功能原理方案设计阶段---结构总体设计阶段---技术设计阶段 第二章机械系统总体设计 1、功能原理方案设计步骤 设计任务-求总功能-总共能分解-寻求子功能解-原理解功能-评价与决策-最佳原理方案 2、什么是“黑箱法”：根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。 3、功能元、功能结构 功能元：在一个系统中，总功能可以分解为一些分功能，其中可以分解到最低层次的分功能，并且分解到最后不能再分解的基本功能单位叫做功能元。 功能结构：将总功能分解为分功能，并相应找出实现各分功能的原理方案，从而简化了实现总功能的原理构思。反之，同一层次的功能单位组合起来，应能满足上一层次功能的要求，最后组合成的整体应能满足总功能的要求。这种功能的分解和组合关系称为功能结构。 4、机械系统总体参数包括哪些 性能参数、结构参数、尺寸参数、运动参数、动力参数。 5、七个标准公比为：1.0 6、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78和2。 6、公比φ、变速范围R n与级数Z间的关系。 Z=lgRn/lgφ+1 第三章执行系统设计 1、执行系统的组成：由执行末端和与之相连的执行机构。 2、以机床执行轴机构——主轴组件为例介绍执行轴机构设计的内容和要求。（略）书61页 3、执行轴（主轴）的结构通常设计成阶梯形状，一种是中间粗两边细，另一种是由主轴前端向后端逐步递减的阶梯状； 4、轴承的精度分为P2、P4、P 5、P6 和 P0 五级，精度依次由高级到低级，此外，又规定了 SP 级和 UP 级作为补充。 5、什么是选配法？（略）书85页 6、导轨的设计内容 根据工作情况选择合适的导轨类型；根据导向精度要求及制造工艺性，选择导轨的截面形状；选择合适的导轨材料，热处理及精加工方法；确定导轨的结构尺寸，进行压强和压强分布等的

机器视觉检测系统的工作原理与检测流程【干货】

机器视觉检测系统的工作原理与检测流程 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 在机器视觉检测系统工作流程中，主要分为图像信息获取、图像信息处理和机电系统执行检测结果3个部分，另外根据系统需要还可以实时地通过人机界面进行参数设置和调整。 当被检测的对象运动到某一设定位置时会被位置传感器发现，位置传感器会向PLC控制器发送“探测到被检测物体”的电脉冲信号，PLC控制器经过计算得出何时物体将移动到CCD相机的采集位置，然后准确地向图像采集卡发送触发信号，采集开检测的此信号后会立即要求CCD相机采集图像。被采集到的物体图像会以BMP文件的格式送到工控机，然后调用专用的分析工具软件对图像进行分析处理，得出被检测对象是否符合预设要求的结论，根据“合格”或“不合格”信号，执行机会对被检测物体作出相应的处理。系统如此循环工作，完成对被检测物体队列连续处理。如下图所示。

机器视觉检测系统工作原理 一个完整的机器视觉检测系统的主要工作过程如下： ①工件定位传感器探测到被检测物体已经运动到接近机器视觉摄像系统的视野中心，向机器视觉检测系统的图像采集单元发送触发脉冲。 ②机器视觉检测系统的图像采集单元按照事先设定的程序和延时，分别向摄像机和照明系统发出触发脉冲。 ③机器视觉摄像机停止目前的扫描，重新开始新的一帧扫描，或者机器视觉摄像机在触发脉冲来到之前处于等待状态，触发脉冲到来后启动一帧扫描。 ④机器视觉摄像机开始新的一帧扫描之前打开电子快门，曝光时间可以事先设定。 ⑤另一个触发脉冲打开灯光照明，灯光的开启时间应该与机器视觉摄像机的曝光时间相匹配。 ⑥机器视觉摄像机曝光后，正式开始新一帧图像的扫描和输出。 ⑦机器视觉检测系统的图像采集单元接收模拟视频信号通过A/D转换器将其数字化，或者是直接接收机器视觉摄像机数字化后的数字视频信号。 ⑧处理结果控制生产流水线的动作、进行定位、纠正运动的误差等。 从上述的工作流程可以看出，机器视觉检测系统是一种相对复杂的系统。大多监控和检测对象都是运动的物体，系统与运动物体的匹配和协调动作尤为重要，所以给系统各部分的动作时间和处理速度带来了严格的要求。在某些应用领域，例如机器人、飞行物体制导等，对整个系统或者系统的一部分的重量、体积和功耗等都会有严格的要求。 尽管机器视觉应用各异，归纳一下，都包含一下几个过程： ①图像采集：光学系统采集图像，将图像转换成数字格式并传入计算机存储器。

机器视觉测量技术

机器视觉测量技术杨永跃合肥工业大学 2007.3 目录 第一章绪论 1.1 概述 1.2 机器视觉的研究内容 1.3 机器视觉的应用 1.4 人类视觉简介 1.5 颜色和知觉 1.6 光度学 1.7 视觉的空间知觉 1.8 几何基础 第二章图像的采集和量化 2.1 采集装置的性能指标 2.2 电荷藕合摄像器件 2.3 CCD 相机类 2.4 彩色数码相机 2.5 常用的图像文件格式

2.6 照明系统设计 第三章光学图样的测量 3.1 全息技术 3.2 散斑测量技术 3.3 莫尔条纹测量技术 3.4 微图像测量技术 第四章标定方法的研究 4.1 干涉条纹图数学形成与特征4.2 图像预处理方法 4.3 条纹倍增法 4.4 条纹图的旋滤波算法 第五章立体视觉 5.1 立体成像 2 5.2 基本约束 5.3 边缘匹配 5.4 匹域相关性 5.5 从 x 恢复形状的方法 5.6 测距成像

第六章标定 6.1 传统标定 6.2 Tsais 万能摄像机标定法 6.3 Weng ’ s 标定法 6.4 几何映射变换 6.5 重采样算法 第七章目标图像亚像素定位技术第八章图像测量软件 (多媒体介绍 第九章典型测量系统设计分析9.1 光源设计 9.2 图像传感器设计 9.3 图像处理分析 9.4 图像识别分析 附:教学实验 1、视觉坐标测量标定实验 2、视觉坐标测量的标定方法。 3、视觉坐标测量应用实验 4、典型零件测量方法等。

3 第一章绪论 1.1 概述 人类在征服自然、改造自然和推动社会进步的过程中,面临着自身能力、能量的局限性, 因而发明和创造了许多机器来辅助或代替人类完成任务。智能机器或智能机器人是这种机器最理想的模式。 智能机器能模拟人类的功能、能感知外部世界,有效解决问题。 人类感知外部世界:视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉 眼耳鼻舌身 所以对于智能机器,赋予人类视觉功能极其重要。 机器视觉:用计算机来模拟生物(外显或宏观视觉功能的科学和技术。 机器视觉目标:用图像创建或恢复现实世界模型,然后认知现实世界。 1.2 机器视觉的研究内容 1 输入设备成像设备:摄像机、红外线、激光、超声波、 X 射线、 CCD 、数字扫描仪、超声成像、 CT 等 数字化设备 2 低层视觉(预处理 :对输入的原始图像进行处理(滤波、增强、边缘检测 ,提取角点、边缘、线条色彩等特征。 3 中层视觉:恢复场景的深度、表面法线,通过立体视觉、运动估计、明暗特征、纹理分析。系统标定

机器视觉在线检测系统项目实施流程

随着机器视觉检测技术的日益成熟，越来越多的企业选择安装机器视觉在线检测系统，企业如何做到机器视觉在线检测项目的顺利实施，企业用户对机器视觉在线检测系统设计制作流程的了解至关重要，今天创视新小编在这里整理了整个机器视觉在线检测系统从前期的产品检测评估到系统设备设计制作集成的整个过程做一个简单的介绍： 1、项目的前期评估 A、通过电话联系我们公司，我们公司将会有专业项目工程工程师跟您进行初步的沟通，了解您的需求； B、需要您提供检测样品（OK品和各种NG品数个）以及现场环境，如果不是做整机检测设备的还需要提供视觉设备的安装空间及外围IO通讯。如有需要，项目工程师可以到贵公司进行现场评估； C、根据提供的样品，项目工程师会在公司进行初步的技术评估，一般在收到样品后两个工作日内会给出测试结果； D、项目工程师会根据测试结果，向您提出专业的意见。提供合适的视觉产品（包括工业相机、镜头、光源、电脑、机器视觉系统软件等）给您，然后在测试结果出来后给您提供初步方案及项目费用预估。 E、如对方案存在疑问，可以随时联系项目工程师，项目工程师会对您的疑问进行解答并完善方案，尽力满足您的需求。 2、立项 项目经过初步评估后，双方确认项目方案的可行性，项目工程师接下来会建立一个新项目流程往下进行。 3、检测标准的明确 需要您收集OK品和限度NG品（即初步测试中认为可以检测出来的NG品种类），需要一定数量。项目工程师会对您提供的样品进行测试，详细的检测标准跟您进行确认。 4、其他确认 明确了检测标准后，项目工程师会进一步和您确认检测设备达到安装现场，机械和电气要求；如果贵公司对设备使用有特殊要求的，请及时提出，以便我们进行评估和设计。 5、整体方案书制作、明细报价单、合同制作 项目工程师根据以上的确认制作详细的整体方案，整体包含整机图、视觉系统配置、检测标准、软件功能等。 机器视觉在线检测系统设备设计制作流程

机械系统设计

《机械系统设计》 习题选集 机械设计教研室

第一章 1．系统的概念。 2．系统的特点。 3．机械系统的特性。 4．从流的观点出发，机械系统的组成 5．机械系统设计的特点。 6．机械系统设计的基本思想。 7．机械系统设计的一般过程。 第二章 1．总体设计过程中应形成的基本技术文件。 2．设计任务的类型。 3．设计任务的来源。 4．试拟定播种、施肥机的设计任务书。 5．画出播种、施肥机的功能构成图。 6．试建立播种、施肥机的功能树。 7．形态学矩阵的概念。 8．试建立挖掘机的形态学矩阵，并根据总体方案确定的基本原则，确定几种合理的方案，并作简要说明。 9．机械系统方案评价的基本原则。常用的评价方法。 10．在某机器设计中，有两种备选方案，为了确定选择哪个方案，组织了一个由 20 位专家组成的评价小组用模糊综合评价法对两个方案进行评价。已知： 1）评价指标：产品性能（B1 ）、可靠性（B2 ）、使用方便性（B3 ）、制造成本（B4）、使用成本（B5）;每个评价指标划分为优、良、中等、较差、很差5个等级：0.9, 0.7，0.5，0.3，0.1； 2）评价指标 B1、B2、B3、B4、B5 的权分别为：0.25、0.2、0.2、0.2、0.15；3）投票结果如下表所示：

11.总体布置的基本原则。 12?总体布置的基本形式。 13.试分析手扶拖拉机的总体布置方案。 14.机械系统常用技术参数及指标的类型。 第三章 1.物料流系统的基本概念。 2.物料流设计在机械系统设计中的重要地位。 3.物料流系统的组成。 4.简述常用存储子系统。 5.简述常用输送、搬运子系统。 6.简述六点定位规则。 7.夹紧装置的组成。 8.试结合生产实习中所见的一种物料系统，分析制造系统物料流系统的组成。 9.如图所示，某物料流系统设计时，要把工件从 A工位送至B工位，请提出你自 己的设计方案。 注意：1）工件输送过程中姿态要求保持不变; 2）需要给出方案简图。 第四章1．简介机械系统能量流理论。试结合机械工作过程的能量损失论谈一谈曲柄压力机设计中的动力机容量选择问题。 2．试分析起重机的载荷构成。 3．什么叫编谱？编谱的要求是什么？ 4．常用的循

机器视觉检测系统【深度解读】

机器视觉检测系统 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 现代工业自动化生产中涉及到各种各样的检验、生产监视和零件识别应用，如汽车零配件批量加工的尺寸检查和自动装配的完整性检查、电子装配线的元件自动定位、IC上的字符识别等。通常这种带有高度重复性和智能性的工作是由肉眼来完成的，但在某些特殊情况下，如对微小尺寸的精确快速测量、形状匹配以及颜色辨识等，依靠肉眼根本无法连续稳定地进行，其它物理量传感器也难以胜任。人们开始考虑用CCD照相机抓取图像后送入计算机或专用的图像处理模块，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息来进行尺寸、形状、颜色等的判别。这种方法是把计算机处理的快速性、可重复性与肉眼视觉的高度智能化和抽象能力相结合，由此产生了机器视觉检测技术的概念。 视觉检测技术是建立在计算机视觉研究基础上的一门新兴测试技术。与计算机视觉研究的视觉模式识别、视觉理解等内容不同，视觉检测技术重点研究的是物体的几何尺寸及物体的位置测量，如轿车白车身三维尺寸的测量、模具等三维面形的快速测量、大型工件同轴度测量以及共面性测量等，它可以广泛应用于在线测量、逆向工程等主动、实时测量过程。视觉检测技术在国外发展很快，早在20世纪80年代，美国国家标准局就曾预计未来90％的检测任务将由视觉检测系统来完成。因此仅在80年代，美国就有100多家公司跻身于视觉检测系统的经营市场，可见视觉检测系统确实很有发展前途。在近几届北京国际机床展览会上已

机器视觉测量技术1.

机器视觉测量技术 杨永跃 合肥工业大学 2007.3

目录第一章绪论 1.1 概述 1.2 机器视觉的研究内容 1.3 机器视觉的应用 1.4 人类视觉简介 1.5 颜色和知觉 1.6 光度学 1.7 视觉的空间知觉 1.8 几何基础 第二章图像的采集和量化 2.1 采集装置的性能指标 2.2 电荷藕合摄像器件 2.3 CCD相机类 2.4 彩色数码相机 2.5 常用的图像文件格式 2.6 照明系统设计 第三章光学图样的测量 3.1 全息技术 3.2 散斑测量技术 3.3 莫尔条纹测量技术 3.4 微图像测量技术 第四章标定方法的研究 4.1 干涉条纹图数学形成与特征 4.2 图像预处理方法 4.3 条纹倍增法 4.4 条纹图的旋滤波算法 第五章立体视觉 5.1 立体成像

5.2 基本约束 5.3 边缘匹配 5.4 匹域相关性 5.5 从x恢复形状的方法 5.6 测距成像 第六章标定 6.1 传统标定 6.2 Tsais万能摄像机标定法 6.3 Weng’s标定法 6.4 几何映射变换 6.5 重采样算法 第七章目标图像亚像素定位技术 第八章图像测量软件 （多媒体介绍） 第九章典型测量系统设计分析9.1 光源设计 9.2 图像传感器设计 9.3 图像处理分析 9.4 图像识别分析 附：教学实验 1、视觉坐标测量标定实验 2、视觉坐标测量的标定方法。 3、视觉坐标测量应用实验 4、典型零件测量方法等。

第一章绪论 1.1 概述 人类在征服自然、改造自然和推动社会进步的过程中，面临着自身能力、能量的局限性，因而发明和创造了许多机器来辅助或代替人类完成任务。智能机器或智能机器人是这种机器最理想的模式。 智能机器能模拟人类的功能、能感知外部世界，有效解决问题。 人类感知外部世界：视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉 眼耳鼻舌身 所以对于智能机器，赋予人类视觉功能极其重要。 机器视觉：用计算机来模拟生物（外显或宏观）视觉功能的科学和技术。 机器视觉目标：用图像创建或恢复现实世界模型，然后认知现实世界。 1.2 机器视觉的研究内容 1 输入设备成像设备：摄像机、红外线、激光、超声波、X射线、CCD、数字扫描仪、 超声成像、CT等 数字化设备 2 低层视觉（预处理）：对输入的原始图像进行处理（滤波、增强、边缘检测），提取角 点、边缘、线条色彩等特征。 3 中层视觉：恢复场景的深度、表面法线，通过立体视觉、运动估计、明暗特征、纹理 分析。系统标定 4 高层视觉：在以物体为中心的坐标系中，恢复物体的完整三维图，识别三维物体，并 确定物体的位置和方向。 5 体系结构：根据系统模型（非具体的事例）来研究系统的结构。（某时期的建筑风格— 据此风格设计的具体建筑） 1.3 机器视觉的应用 工业检测—文件处理，毫微米技术—多媒体数据库。 许多人类视觉无法感知的场合，精确定量感知，危险场景，不可见物感知等机器视觉更显其优越十足。 1 零件识别与定位

视觉检测系统报告样本

年春季学期研究生课程考核 ( 阅读报告、研究报告) 考核科目:视觉测量系统 学所在院( 系) :电气工程及自动化学院学生所在学科:仪器科学与技术 学生姓名:*** 学号:10S001*** 学生类别:工学硕士 考核结果: 阅卷人:

视觉测量系统课程报告 第一部分视觉测量系统发展现状综述 机器视觉自起步发展到现在, 已有的发展历史。应该说机器视觉作为一种应用系统, 其功能特点是随着工业自动化的发展而逐渐完善和发展的。 当前全球整个视觉市场总量大概在60～70亿美元, 是按照每年8.8%的增长速度增长的。而在中国, 这个数字当前看来似乎有些庞大, 可是随着加工制造业的发展, 中国对于机器视觉的需求将承上升趋势。 一、机器视觉的定义及特点 简言之, 机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指经过机器视觉产品( 即图像摄取装置, 分CMOS和CCD两种) 将被摄取目标转换成图像信号, 传送给专用的图像处理系统, 根据像素分布和亮度、颜色等信息, 转变成数字化信号; 图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征, 进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。 机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。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, 常见机器视觉来替代人工视觉; 同时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

测方法能够大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且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。 正是由于机器视觉系统能够快速获取大量信息, 而且易于自动处理, 也易于同设计信息以及加工控制信息集成, 因此, 在现代自动化生产过程中, 人们将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。在中国, 这种应用也在逐渐被认知, 且带来最直接的反应就是国内对于机器视觉的需求将越来越多。 二、机器视觉在国内外的应用现状 在国外, 机器视觉的应用普及主要体现在半导体及电子行业, 其中大概40%～50%都集中在半导体行业。具体如PCB印刷电路: 各类生产印刷电路板组装技术、设备; 单、双面、多层线路板, 覆铜板及所需的材料及辅料; 辅助设施以及耗材、油墨、药水药剂、配件; 电子封装技术与设备; 丝网印刷设备及丝网周边材料等。SMT表面贴装: SMT工艺与设备、焊接设备、测试仪器、返修设备及各种辅助工具及配件、 SMT材料、贴片剂、胶粘剂、焊剂、焊料及防氧化油、焊膏、清洗剂等; 再流焊机、波峰焊机及自动化生产线设备。电子生产加工设备: 电子元件制造设备、半导体及集成电路制造设备、元器件成型设备、电子工模具。机器视觉系统还在质量检测的各个方面已经得到了广泛的应用, 而且其产品在应用中占据着举足轻重的地位。除此之外, 机器视觉还用于其它各个领域。 而在中国, 以上行业本身就属于新兴的领域, 再加之机器视

机器视觉在线检测详解

广东省东莞市莞城区莞太路34号东莞市创意产业中心园区8座502 Unit 502, Building 8, Creative Industry Center Park, No. 34 Guantai Road, Guancheng District, Dong Guan 523000, P.R.China 机器视觉在线检测详解 机器视觉的一个重要应用就是进行在线检测。这个与物体静止时的视觉检测系统不同，最起码图像摄取的速度要足够快才行，不然就不可能在被测物体运动时获取足够清晰的图像，再一个就是机器视觉软件的图像处理能力也要足够强，分析判断周期要够短，不然等反应过来了，产品可能都已经走出次品剔除系统的工作范围了。这样的机器视觉在线检测就是不合格的。 1 机器视觉在线检测的基本原理 基于机器视觉的在线检测系统的基本原理：首先通过视觉传感器获取高速流水线上运动待检测物体图像，图像传送到计算机后，计算机调用专用的图像处理软件来对检测物体进行检测、测量、分析、判断。多功能检测实验平台的硬件结构如图1所示，机器视觉在线检测系统的基本模块包括：传动装置、专用LED光源、图像采集模块、电气控制模块。 2 多功能检测实验平台运动控制部分设计 在这套系统中，运动控制部分选用工业PC＋运动控制卡＋步进电机的控制模式。运动控制卡是步进电机公司的MPC01。它配备了许多功能强大、内容丰富的运动控制软件工具和函数库。MPC01运动函数库用于二次开发，用户只要用C／C＋＋或Visual Basic等编制所需的用户界面程序，并把它与MPC01

运动库链接起来，就可以开发出自己的控制系统。 3 专用LED光源 光源对图像质量的影响是至关重要的，考虑到本套试验平台将要进行各种物品的检测实验，开发设计了多种专用LED照明方案以适应各种不同的待检物体。直环型用于各种具有稳定照度和清晰图像的工件；狭角型用于各种透明工件或低对比度工件；棒型用于透明、光滑、镀金表面；圆顶型用于不平整或弯曲的表面检测，金属包片上的印刷字体或弯曲表面的孔穴；背光型用于透明材料或液体的检测；同轴型用于光滑、电镀、低反射表面。 4 高速图像采集系统 图像采集部分将完成流水线上的运动图像获取，采集图像质量的好坏将直接影响整个检测效率。图像采集部分主要由CCD摄像机完成。CCD摄像机摄取图像信号，由图像采集卡将图像信号采集进来。本套实验装置选用两个方位的摄像机对待检测物体进行检测，一个俯拍位一个侧拍位，对有些待检测物体可以进行多方位的检测。摄像机采用的是Pulnix公司的TM6703，采集卡选用Matrox 公司的Comora2。 4.1 图像采集卡 Matrox Corona Ⅱ是Matrox Graphics Inc．生产的图像控制器，可采集隔行扫描／逐行扫描的分量RGB信号和单／双路黑白模拟视频信号；3路10bit A／D转换器；24-bit RS-422／LVDS数字接口；模拟情况下采集率达到30MHz，RS-422数字模式下达25MHz，LVDS数字模式下达40MHz；连接2个RGB 或6个模拟黑白视频信号；32-bit／33MHz PCI总线主模式；扩展板上实时采

机器视觉检测

机器视觉检测 一、概念 视觉检测是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分 CMOS 和CCD 两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。 机器视觉检测的特点是提高生产的柔性和自动化程度。 2、典型结构 五大块：照明、镜头、相机、图像采集卡、软件 1.照明 照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果。目前没有通用的照明设备，具体应用场景选择相应的照明装置。照射方法可分为： 分类具体说明优点 背向照明被测物放在光源和摄像机之 间能获得高对比度的图像 前向照明光源和摄像机位于被测物的 同侧 便于安装 结构光将光栅或线光源等投射到被 测物上，根据它们产生的畸 变，解调出被测物的三维信 息 频闪光照明将高频率的光脉冲照射到物

体上，摄像机拍摄要求与光 源同步 2.镜头 镜头的选择应注意以下几点：焦距、目标高度、影像高度、放大倍数、影响至目标的距离、中心点/节点、畸变。 3.相机 按照不同标准可分为：标准分辨率数字相机和模拟相机等。 要根据不同的实际应用场合选不同的相机和高分辨率相机：线扫描CCD 和面阵CCD；单色相机和彩色相机。 为优化捕捉到的图像，需要对光圈、对比度和快门速度进行调整。 4.图像采集卡 图像采集卡是图像采集部分和图像处理部分的接口。将图像信号采集到电脑中，以数据文件的形式保存在硬盘上。通过它，可以把摄像机拍摄的视频信号从摄像带上转存到计算机中。 5.软件 视觉检测系统使用软件处理图像。软件采用算法工具帮助分析图像。视觉检测解决方案使用此类工具组合来完成所需要的检测。是视觉检测的核心部分，最终形成缺陷的判断并能向后续执行机构发出指令。常用的包括，搜索工具，边界工具，特征分析工具，过程工具，视觉打印工具等。 3、关键——光源的选择 1.光源选型基本要素： 对比度机器视觉应用的照明的最重要的任务就是使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的对比度，从而易于特

机器视觉在线检测系统项目实施流程

精选文档 随着机器视觉检测技术的日益成熟，越来越多的企业选择安装机器视觉在线检测系统，企业如何做到机器视觉在线检测项目的顺利实施，企业用户对机器视觉在线检测系统设计制作流程的了解至关重要，今天创视新小编在这里整理了整个机器视觉在线检测系统从前期的产品检测评估到系统设备设计制作集成的整个过程做一个简单的介绍： 1、项目的前期评估 A、通过电话联系我们公司，我们公司将会有专业项目工程工程师跟您进行 初步的沟通，了解您的需求； B、需要您提供检测样品（0K品和各种NG品数个）以及现场环境，如果 不是做整机检测设备的还需要提供视觉设备的安装空间及外围I0通讯。如有 需要，项目工程师可以到贵公司进行现场评估； C、根据提供的样品，项目工程师会在公司进行初步的技术评估，一般在收 到样品后两个工作日内会给出测试结果； D、项目工程师会根据测试结果，向您提出专业的意见。提供合适的视觉产品 （包括工业相机、镜头、光源、电脑、机器视觉系统软件等）给您，然后在测 试结果出来后给您提供初步方案及项目费用预估。 E、如对方案存在疑问，可以随时联系项目工程师，项目工程师会对您的疑 问进行解答并完善方案，尽力满足您的需求。 2、立项 项目经过初步评估后，双方确认项目方案的可行性，项目工程师接下来会建 立一个新项目流程往下进行。 3、检测标准的明确 需要您收集0K品和限度NG品（即初步测试中认为可以检测出来的NG品 种类），需要一定数量。项目工程师会对您提供的样品进行测试，详细的检测标准跟您进行确认 精选文档

4、其他确认 明确了检测标准后，项目工程师会进一步和您确认检测设备达到安装现场，机械和电气要求；如果贵公司对设备使用有特殊要求的，请及时提出，以便我们进行评估和设计。 5、整体方案书制作、明细报价单、合同制作 项目工程师根据以上的确认制作详细的整体方案，整体包含整机图、视觉系统配置、检测标准、软件功能等。 机器视觉在线检测系统设备设计制作流程 在签完合同和各方面财务确认后就开始进一步的系统设备的设计制作。 1、客服提供相关的辅料 需要提供不同程度的良品与不良品样品、产品样品外观尺寸和设计品载具。如果需要使用专用载具，请提供专用载具的相关尺寸以提供我们的设计使用。 2、设备整机布置图和电气控制动作流程的确认 我们在收到您提供的相关辅料几个工作日后，提供设备整机布置图和电气控制动作流程给贵公司的责任人确认，如有疑问可以和公司的技术工程师沟通，技术工程师会尽快解决您的问题。 3、机器零件图设计 整机布置图确认后，接着就是进行机械零件的设计。 4、机械、电气标准件的选型 精选文档 整机布置图和电控动作流程确认后，接着就是完成机械、电气标准件的选型。

机械毕业设计1401推力机机械系统设计设计

推力机机械系统设计 班级：A04机械（2）班 学号： 姓名： 指导老师： 目录 第一节设计任务-------------------------------(3)

第二节电动机的选择和计算----------------------(4)第三节齿轮的设计和计算------------------------(9) 第四节.具体二级齿轮减速器轴的方案设计----------(14)第五节轴承的校核-------------------------------(22)第六章键的选择与校核---------------------------(25) 第七节轴承的润滑及密封-----------------------(27) 第八节. 箱体结构的设计计算- ------------------- (30) 第九节设计结果 -------------------------------(30)第十节、设计小结 ----------------------------(32) 参考文献 -----------------------------------(32) 第一节设计任务

推力机的原理是通过螺旋传动装置给推头传替力和运动速度。它在社会生产中广泛应用，包括在建筑、工厂、生活等方面。其执行机构如下： 推力机传动装置设计 1.原始数据和条件 1)推力F=10kn； 2)推头速度V=1.2m/min； 3)工作情况：三班制，间歇工作，单向负载，载荷平稳； 4)工作环境：有灰尘，环境最高温度为35°C左右； 5)使用折旧期20年，4年大修一次； 6)制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。 2..参考传动方案 第二节．电动机的选择 一滑动螺旋传动的计算 1.螺杆的耐磨性计算 螺杆材料选择钢-青铜

机器视觉检测讲解

研究背景： 产品表面质量是产品质量的重要组成部分，也是产品商业价值的重要保障。产品表面缺陷检测技术从最初的依靠人工目视检测到现在以CCD 和数字图像处理技术为代表的计算机视觉检测技术，大致经历了三个阶段，分别是传统检测技术阶段、无损检测技术阶段、计算机视觉检测技术阶段。[] 传统检测技术 （1）人工目视检测法 （2）频闪检测法 无损检测技术 （1）涡流检测法 （2）红外检测法 （3）漏磁检测法 计算机视觉检测技术 （1）激光扫描检测法 （2）CCD 检测法 采用荧光管等照明设备，以一定方向照射到物体表面上，使用CCD摄像机来扫描物体表面，并将获得的图像信号输入计算机，通过图像预处理、缺陷区域的边缘检测、缺陷图像二值化等图像处理后，提取图像中的表面缺陷的相关特征参数，再进行缺陷图像识别，从而判断出是否存在缺陷及缺陷的种类信息等。 优点：实时性好，精确度高，灵活性好，用途易于扩充，非接触式无损检测。 基于机器视觉的缺陷检测系统优点： 集成化生产缩短产品进入市场时间改进生产流程100%质量保证实时过程监控提高产量精确检测100%检测 由于经济和技术原因国内绝大多数图像处理技术公司都以代理国外产品为主，没有或者很少涉足拥有自主知识产权的机器视觉在线检测设备，对视觉技术的开发应用停留在比较低端的小系统集成上，对需要进行大数据量的实时在线检测的研究很少也很少有成功案例，但是随着国内经济发展和技术手段不断提高对产品质量检测要求就更高，对在线检测设备的需求也就更大具有巨大的市场潜力。 机器视觉图像处理技术是视觉检测的核心技术 铸件常见缺陷：砂眼气孔缩孔披缝粘砂冷隔掉砂毛刺浇不足缺陷变形 问题的提出： 1.水渍、污迹等不属于铸件缺陷，但由于其外观形貌与缺陷非常类似, 因此易被检测系统误识为缺陷。从目前发表的文献来看，对于伪缺陷的识别率较低。 2.不同种缺陷之间可能存在形状、纹理等方面的相似性，造成缺陷误判。 国外研究发展现状： 20 世纪90 年代后，基于机器视觉检测系统的自动化功能和实用化水平得到了进一步的提高。 1990 年芬兰Rautaruukki New Technology公司研制了Smartivis表面检测系统[]，该系统具有自学习分类功能，应用机器学习方法对决策树结构进行自动设计优化。 1996 年美国Cognex公司研发了一套iLearn自学习分类器软件系统并应用于其研制了iS-2000 自动检测系统。通过这两套系统的无缝衔接，极大地提高了检测系统实时的运算速度，有效的改进了传统自学习分类方法在算法执行速度、数据实时吞吐量、样本训练集规模及模式特征自动选择等方面的不足之处[]。 2004 年Parsytec公司发布了新一代表面质量检测产品Parsytec5i，该系统运用了自学习神经

机器视觉检测系统的最经典结构

机器视觉检测系统的最经典结构一个典型的机器视觉系统主要包括五大块，分别是照明、镜头、相机、图像采集和视觉处理器。 下面，我们就来认识一下这五个结构的用途、特点与工作情况。 照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果。 照明系统可以将被测物特征最大化，并减少相应的背景中对比物的影响，使高速相机可以清晰地“看见”被测物。 高对比的图像可以降低系统难度并提高系统的稳定性；反之，低对比的图像会增加系统的处理时间并使加大系统的复杂度。 机器视觉应用的成功很大一部分取决于照明设置，一个合适的照明系统可以使整个视觉检测系统更具有效率和准确性。 由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要选择相应的照明装置，以达到最佳效果。

光源可分为可见光和不可见光。常用的几种可见光源是白炽灯、日光灯、水银灯和钠 光灯。 可见光的缺点是光能不能保持稳定。如何使光能在一定的程度上保持稳定，是实用化过程中急需要解决的问题。 另一方面，环境光有可能影响图像的质量，所以可采用加防护屏的方法来减少环境光的影响。

照明系统按其照射方法可分为：背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。 其中，背向照明是被测物放在光源和摄像机之间，它的优点是能获得高对比度的图像。 前向照明是光源和摄像机位于被测物的同侧，这种方式便于安装。 结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上，根据它们产生的畸变，解调出被测物的三维信息。 频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上，摄像机拍摄要求与光源同步。 机器视觉照明要点有使用强光检测缺失的材料、使用合适的波长进行精确定位、使用非散射照明检测玻璃裂缝、使用扩散光检查透明包装、使用颜色来创建对比度等。 相机镜头由多个透镜、可变（亮度）光圈和对焦环组成。使用时由操作者观察相机显示屏来调整可变光圈和焦点，以确保图像的明亮程度及清晰度。 在选择镜头时需要考虑多个方面的因素如焦距、目标高度、影像高度、放大倍数、影像至目标的距离等。 在实际应用中“选择与视场相符的透镜”及“以大景深聚焦图像”是选择镜头时非常重要的两个方面。 机器视觉相机的目的是将通过镜头投影到传感器的图像传送到能够储存、分析和（或者）显示的机器设备上。

基于机器视觉的条码自动检测系统构成

江苏科技信息 February 2010 作者简介：王烨青，常州信息职业技术学院电子与电气工程学院助教；研究方向：自动测试计量技术及仪器。 基于机器视觉的条码自动检测系统构成 摘要：基于机器视觉的条码自动检测系统，可以完成从条码图像采集到对采集的条码图像进行图像处理、识读的系统流程。针对条 码检测的特点，结合各种硬件本身的特性，实现了条码自动检测系统的整体结构设计。关键词：条码识读;机器视觉;结构设计 ■王烨青 经过多年的发展，机器视觉技术已经在工业自动化检测方面具有了广泛的应用。在大批量、高效率的工业生产过程中，用人工视觉检测产品，方法效率低且精度不高。用机器视觉检测方法则可以大大提高检测效率和生产自动化程度。 1．机器视觉系统 机器视觉系统一般采用CCD 摄像机获得检测图像，并利用计算机对数字图像信号进行处理，从而得到所需要的各种图像特征值。机器视觉系统的基本组成主要包括：照明光源、图像获取及数字化设备、计算机系统、输出与外部接口设备。其中照明光源主要有：荧光光源、LED 光源、光纤光源等。图像获取及数字化设备主要用于获取图像，并将图像输入计算机，主要包括：CCD 相机、图像采集卡等。CCD 相机获取的视频信号必须转换成为离散的数字量，才能被计算机所采集和显示。图像采集卡起到把摄像机的模拟信号转换成离散的数字量的作用。图像信息的处理和分析由计算机系统完成，将图像中感兴趣的特征有选择的突出，衰减不需要的特征，从而达到识别、 检测的目的。完成检测之后的结果，可以通过输出与外部接口设备显示及输出。 2.条码自动检测系统 视觉检测系统使用与计算机相联的摄像机来摄取图像，然后将图像转换成机器可读的形式，软件程序被用来处理这个数字化的图像，以取得需要的信息[1]。基于机器视觉的条码自动检测系统利用设置在生产线上的高速CCD 摄像机直接得到被测条码的图像，摄像速度在30帧/s 以下，且可调。CCD 摄像机将被测条码转换成图像信号，传送给图像处理系统。图像系统对这些信号进行处理识别，得出识别结果。系统构成主要考虑四个方面，即光源、CCD 摄像机、图像采集卡、计算机系统。系统实验装置如图1所示。 （１）光源。 视觉检测系统中的光源应尽可能地突出物体特征量，在物体需要检测的部分与不重要部分之间，应尽可能地产生明显的区别，增加对比度。同时还应保证足够的整体亮度，物体位置的变化不应该影响成像的质量。光源设备的选择必须符合所需的几何形状，照明亮度、均匀度、发光的光谱特性也必须符合实际的要求，同时还要考虑光源的发光效率和使用寿命。 在本课题系统中，使用的是日本CCS 公司直接型条形方式LED 光源。高密度的LED 阵列置于紧凑的、成直角的、 可倾斜的发光照明单元内。照明光源角度几乎可被自由地设成任意角度。如图2所示 。 图1 系统实验装置 图2直接型条形方式LED 光源照明 新技术探讨 40

机械系统设计

机械系统设计 第一章 一、系统： 指具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体。 二、系统的一些特性： 整体性、相关性、目的性、环境适应性 三、机械系统的组成： 动力系统、执行系统、传动系统、操作系统和控制系统 四、机械设计的一般过程包括： 计划、外部系统设计、内部系统设计、制造销售 五、系统分解（了解）P17 第二章 一、方案设计的工作内容： 研究给定的设计任务、构思实现功能的原理和方法、选择工艺原理、确定技术过程、引进技术系统、分析结构布局、拟定设计方案并进行设计方案评价、确定能实现预定设计目标的最佳方案 二、黑箱： 指仅知输入量和输出量而不知其内部结构的表述设计任务的一种模式。黑箱明确表示了设计任务的基本功能要求和主要约束条件 三、工艺原理： 指各种物理效应（包括物理学、化学、生物学等自然科学中的定理、定律、原理及效应）的具体应用。 四、系统的功能结构：P22 五、方案评价的目的： 是通过对可行的候选方案进行技术、经济、外部环境等方面的评定，提出方案的评价意见，为决策者最后确定设计方案提供信息和依据。 六、方案的评价原则： 客观性原则、可比性原则、合理性原则、整体性原则 七、总体设计的主要内容： 总体布置设计、确定总体主要参数、绘制总体设计图样、编写总体设计报告书计技术说明书等 八、总体设计的基本要求： （1）保证工艺过程的连续和流畅 （2）降低质心高度、减小偏置 （3）保证精度、刚体，提高抗振性及热稳定性 （4）充分考虑产品系列化和发展 （5）结构紧凑，层次分明 （6）操作、维修、调整方便 （7）外形美观 九、传动系统的布置 （1）简化传动链：在保证运动要求的前提下，传动链愈简短，零件数就愈少，材