实训一 机器视觉技术

实训一机器视觉技术

（一）机器视觉技术

1.目标→图像摄取装置（CMOS和CCD）→图像信号→图像处理系统→数字化信号

2.机器视觉系统组成部分：光源、镜头、相机、图像处理单元、图

象处理软件、监视器、输入/输出控制单元。

3.特点：提高生产的柔性和自动化程度。

4.应用：生产流水线的检测系统（汽车零件、纸币印刷质量）、智能

交通管理系统、金相分析、医疗图象分析、无人机、机器人等。

（二）机器视觉实训系统

大恒DHLAB-BASE-PY-AF型平移式机器视觉教学实验平台

组成部分：相机安装模块、光源安装模块、平台方形载板、运动控制面板

由组成部分可推测，在机器视觉系统识别物体时，相机的焦距、光源的种类、光圈的大小、曝光时间的长短、载板移动速度的大小都将会对获取图像产生不同的影响。

平台：速度可调；手动或自动运动模式；

摄像头：紧凑型数字摄像机

感光元件：1/1.8”CCD；分辨率为1628（H）x 1236（V）；像素尺寸4.4um x 4.4um。

（三）实训内容

【1】一维条码检测

1. 条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符，在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到广泛的应用。

2. 摄像机位置离检测平面大概47cm，光源离检测平面约36cm。

3. 实验步骤如下：

①放置条形码在载物平台上，使其处于镜头正下方；

②调整焦距、改变光圈大小，使物体清晰，对比度高、明暗适中；

③利用计算机软件控制相机对物体成像；

④通过改变曝光量、增益、光源、载物台移动速度，观察成像结果并加以比较。

⑤结果如下：

条形码A 不开光圈、无速度曝光量增益识别结果

1000 0 没有图像

2500 0 不能识别

60000 0 正确识别

60000 5 正确识别

60000 6.4 错误识别

60000 7 没有图像条形码B 不开光圈、无速度曝光量增益识别结果

60000 2 没有图像

60000 6.4 正确识别

60000 20 错误识别

35000 6.4 不能识别

40000 6.4 正确识别

开光圈曝光量增益识别结果

60000 6.4 没有图像

2000 6.4 正确识别

速度曝光量增益识别结果

小60000 6.4 正确识别

中60000 6.4 错误识别

大60000 6.4 错误识别

⑥部分截图

⑦思考题

a.想要调整平台移动速度，可以使用平移平台控制面板[速度调整]

部分，打开速度调整按钮，旋转旋钮，控制速度。

b.更换其他条形码，必须再次经过调焦、找到合适位置、适合曝光

量、适合增益，才能够正确识别。否则会出现错误识别或不能成像的结果。

【2】二维码检测

1.二维码为黑白相间、粗细不同的点阵图形，通过大大小小不同的

黑白的点来存储信息。

2.检测系统、实验步骤同【1】

3.结果：曝光量很小时，系统也能够识别；增益数在实验过程中均

大于3。

4.讨论加光源对识别结果的影响：

未补光补光

即在此实验中，光源的补充与否并没能直接影响识别精度。只要在实验过程中，注意到曝光量、增益、光圈大小、光源补否之前相互协调，就能够使系统精准检测识别到二维码的内含信息。

讨论改变触发模式对识别结果的影响:

平移平台在移动的过程中，能够受到触发模式的控制。当改动触发模式为“Line0”时，平台在移动经过磁铁标定点时，系统相机自动拍照并只在此时拍照。

此时拍照得到的图像较为清晰，识别准确度提高。

5.思考题

a.其他二维码

即系统能够识别如微信、系统自动生成的一些二维码。只是在进行识别前，需要记得调焦、调整曝光量等数据，使系统能够成清晰的像，只有这样，才能精准识别。

b.编写识别指定二维码的Halcon程序。

在经过学习原有二维码识别的程序代码后，分析得知只需将过程中的“识别”语句改为相应的新二维码信息，既可以实现识别功能。

语句改为：M1:=‘wangxiaohan’

识别功能实现截图如下：

c.倾斜旋转二维码，系统能够识别。

【3】字符识别

1.此项实验需要使系统识别特定字符。此字符已由Halcon算子程序

规定为“HALCON”，出现其他字符不可识别。

2.实验过程如【1】中的①-④。

3.实验数据、截图补充如下：

曝光量增益识别结果

5000 0 正确识别

5000 3 正确识别

20000 0 正确识别

右遮挡10000 0 不能识别

下遮挡10000 0 错误识别

角遮挡10000 0 错误识别

4.思考题：对物体遮挡后，系统不能够100%准确识别字符。如上图

所示，遮挡部分字符串或者遮挡下方、边角，都可能使系统不能

精确识别字符，还可能会产生错误识别除字符外的物体。

【4】一维测量

1.本实验测量普通芯片的管脚间距。

2.实验步骤：

①置条形码在载物平台上，使其处于镜头正下方；

②调整焦距、改变光圈大小，使物体清晰，对比度高、明暗适中；

③利用计算机软件控制相机对物体成像；

④划定“匹配区域”，此步骤是为了在实际应用中，使相机在多个零件中，能够通过匹配区域的特征，识别出需要测量的零件（即芯片）。

⑤划定“测量区域”，此步骤是为了在识别了特定零件后，在该零件的固定测量区域内才进行测量，而不是无范围的胡乱测量。

⑥相机采集后自动生成测量数据，此数据为像素单位。如需得知确切管脚间距，要换算成标准长度单位。

⑦额外测量直尺间距，为单位换算做准备。

3.实验结果截图

速度慢速度快