工业机器视觉系统概要
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工业机器人视觉系统
组员： 王凯（介绍讲解） 周若原 （资料搜集） 陈刚 徐恒 （ppt制作） 姜亚兵
人类想要实现
的基本活动，如
生活、工作、学习就必须依靠自身的
器官，除脑以外，最重要的就是我们
的眼睛了，（工业）机器人也不例外，
要完成正常的生产任务，没有一套完
善的，先进Leabharlann Baidu视觉系统是很难想象的。
月光型；0.01lux 以下的星光型，采用红外光源成像的红外照明 型，可以为0Lux。
一种视觉导航软件处理的流程图
工作过程
一个完整的机器视觉系统的主 要工作过程如下：
1、工件定位检测器探测到物 体已经运动至接近摄像系统的视野 中心，向图像采集部分发送触发脉 冲。
2、图像采集部分按照事先设 定的程序和延时，分别向摄像机和 照明系统发出启动脉冲。
视觉系统在工业领域的应用
焊接机器人的视觉导引——焊缝跟踪。汽车工业使用 的机器人大约一半是用于焊接。自动焊接比手工焊接 可保证焊接质量的一致性。但自动焊接关键问题是要 保证被焊接工件位置的精确性。利用传感器反馈可以 使自动焊接具有更大的灵活性，但各种机械式或电磁 式传感器需要接触或接近金属表面，因此工作速度慢、 调整困难。机器视觉作为非接触式传感器用于焊接机 器人的反馈控制有极大的优点。它可以直接用于动态 测量和跟踪焊缝的位置和方向，因为在焊接过程中工 件可能发生热变形，引起焊缝位置变化。
3、摄像机停止目前的扫描， 重新开始新的一帧扫描，或者摄像 机在启动脉冲来到之前处于等待状 态，启动脉冲到来后启动一帧扫描。
4、摄像机开始新的一帧扫描 之前打开曝光机构，曝光时间可以 事先设定。
工作过程
5、另一个启动脉冲打开灯光照明，灯光的开启时间
。
㈡按照分辨率划分 按照分辨率划分为25 万像素左右，对应彩色330 线/黑白400
线的低档型；25 万至38万像素之间，对应彩色420 线/黑白500 线的中档型；38 万像素以上，对应彩色460 线以上，黑白570 线以上的高档型。
㈢按照摄像机灵敏度划分 按照灵敏度可分为最低照度1 至3lux 的普通型；0.1lux 左右的
人类视觉系统的感受部 分是视网膜，古语有云 “眼睛是人类心灵的窗 户”但在现实生活它扮 演着更加重要的觉色。
在人类科技进步的今天， 机器人越来越成为我们 不可或缺的一部分各种 智能机器人的出现在极 大方便我们生活的同时 也对我们提出了更高的 要求。
机器人视觉
机器人视觉【robot vision】 使机器人具有视觉感知功 能的系统。
一种典型的
应用是荷兰 Oldelft公 司研制的 Seampilot 视觉系统。 该系统已被 许多机器人 公司用于组 成视觉导引 焊接机器人。
它由3个功能部件组成：激光扫描器 ／摄象机、摄象机控制单元(CCU)、 信号处理计算机(SPC)。如图所示 为激光扫描器／摄象机的结构原 理图，它装在机器人的手上。激 光聚焦到伺服控制的反射镜上， 形成一个垂直于焊缝的扇面激光 束，线阵CCD摄象机捡出该光束在 工件上形成的图像，利用三角发 由扫描的角度和成像的位置就可 以计算出激光点的y-z坐标位置， 即得到了工件的剖面轮廓图像， 并可在监视器上显示。剖面轮廓 数据经摄象机控制单元(CCU)送给 信号处理计算机(SPC)，将这一剖 面数据与操作手预先选定的焊接 接头板进行比较，一旦匹配成功 即可确定焊缝的有关位置数据， 并通过串口将这些数据送到机器 人控制器。
机器人视觉硬件主要包括图 像获取和视觉处理两部分， 而图像获取由照明系统、视 觉传感器、模拟－数字转换 器和帧存储器等组成。根据 功能不同，机器人视觉可分 为视觉检验和视觉引导两种， 广泛应用于电子、汽车、机 械等工业部门和医学、军事 领域。
机器视觉系统就是利 用机器代替人眼来作 各种测量和判断。它 是计算机学科的一个 重要分支，它综合了 光学、机械、电子、 计算机软硬件等方面 的技术，涉及到计算 机、图像处理、模式 识别、人工智能、信 号处理、光机电一体 化等多个领域。图像 处理和模式识别等技 术的快速发展，也大 大地推动了机器视觉 的发展。
视觉系统简单 来说就可以用 三个及独立又 相互联系的模 块来概括：目 标物图像的采 集、图像的处 理、指令的发 出。
视觉系统的设计分为软件设计和硬件设计两大部分。
视觉系统的硬件主要 由镜头、摄像机、图 像采集卡、输入输出 单元、控制装置构成。
一套视觉系统的好坏 则分别取决于摄像机 像素的高低，硬件质 量的优劣，更重要的 是各个部件间的相互 配合和合理使用。
一、CCD 摄像机的原理
CCD 摄像机主要由光学系统、光电转换系统、信号处理系统组成。自然 图像通过光学镜头成像于摄像机的光靶面上，光电转换系统通过CCD 元件 利用电视扫描方法把光图像信号转换成随时间变化的视频电信号，再经放 大、处理、编码而成为全电视信号
二、CCD摄像机的分类
㈠按照成像色彩划分 CCD 摄像机按成像色彩划分为彩色摄像机和黑白摄像机两种
机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的二维图像， 并通过视觉处理器进行分析和解释，进而转换为符号， 让机器人能够辨识物体，并确定其位置。
机器人视觉广义上称为机器视觉，其基本原理与计算 机视觉类似。
计算机视觉研究视觉感知的通用理论，研究视觉过程 的分层信息表示和视觉处理各功能模块的计算方法。 而机器视觉侧重于研究以应用为背景的专用视觉系统， 只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。
镜头、摄像机、图像采集 卡、输入输出单元、控制 装置构就好像电脑的显示 器、电源、主机（处理器、 内存条、硬盘、显卡等） 一样，每一个构成部件都 很关键，它们质量如果不 过关，整个机器就无法正 常工作，更别说完成复杂 的工作和给以的任务了。
视觉系统的软件设计
——视觉系统的软件设计至关 重要，在当今信息化大趋势下， 智能控制越来越依靠软件方面 的功用。 ——视觉系统的软件设计是一 个复杂的课题，不仅要考虑到 程序设计的最优化，还要考虑 到算法的有效性，及其能否实 现，在软件设计的过程中要考 虑到可能出现的问题。
组员： 王凯（介绍讲解） 周若原 （资料搜集） 陈刚 徐恒 （ppt制作） 姜亚兵
人类想要实现
的基本活动，如
生活、工作、学习就必须依靠自身的
器官，除脑以外，最重要的就是我们
的眼睛了，（工业）机器人也不例外，
要完成正常的生产任务，没有一套完
善的，先进Leabharlann Baidu视觉系统是很难想象的。
月光型；0.01lux 以下的星光型，采用红外光源成像的红外照明 型，可以为0Lux。
一种视觉导航软件处理的流程图
工作过程
一个完整的机器视觉系统的主 要工作过程如下：
1、工件定位检测器探测到物 体已经运动至接近摄像系统的视野 中心，向图像采集部分发送触发脉 冲。
2、图像采集部分按照事先设 定的程序和延时，分别向摄像机和 照明系统发出启动脉冲。
视觉系统在工业领域的应用
焊接机器人的视觉导引——焊缝跟踪。汽车工业使用 的机器人大约一半是用于焊接。自动焊接比手工焊接 可保证焊接质量的一致性。但自动焊接关键问题是要 保证被焊接工件位置的精确性。利用传感器反馈可以 使自动焊接具有更大的灵活性，但各种机械式或电磁 式传感器需要接触或接近金属表面，因此工作速度慢、 调整困难。机器视觉作为非接触式传感器用于焊接机 器人的反馈控制有极大的优点。它可以直接用于动态 测量和跟踪焊缝的位置和方向，因为在焊接过程中工 件可能发生热变形，引起焊缝位置变化。
3、摄像机停止目前的扫描， 重新开始新的一帧扫描，或者摄像 机在启动脉冲来到之前处于等待状 态，启动脉冲到来后启动一帧扫描。
4、摄像机开始新的一帧扫描 之前打开曝光机构，曝光时间可以 事先设定。
工作过程
5、另一个启动脉冲打开灯光照明，灯光的开启时间
。
㈡按照分辨率划分 按照分辨率划分为25 万像素左右，对应彩色330 线/黑白400
线的低档型；25 万至38万像素之间，对应彩色420 线/黑白500 线的中档型；38 万像素以上，对应彩色460 线以上，黑白570 线以上的高档型。
㈢按照摄像机灵敏度划分 按照灵敏度可分为最低照度1 至3lux 的普通型；0.1lux 左右的
人类视觉系统的感受部 分是视网膜，古语有云 “眼睛是人类心灵的窗 户”但在现实生活它扮 演着更加重要的觉色。
在人类科技进步的今天， 机器人越来越成为我们 不可或缺的一部分各种 智能机器人的出现在极 大方便我们生活的同时 也对我们提出了更高的 要求。
机器人视觉
机器人视觉【robot vision】 使机器人具有视觉感知功 能的系统。
一种典型的
应用是荷兰 Oldelft公 司研制的 Seampilot 视觉系统。 该系统已被 许多机器人 公司用于组 成视觉导引 焊接机器人。
它由3个功能部件组成：激光扫描器 ／摄象机、摄象机控制单元(CCU)、 信号处理计算机(SPC)。如图所示 为激光扫描器／摄象机的结构原 理图，它装在机器人的手上。激 光聚焦到伺服控制的反射镜上， 形成一个垂直于焊缝的扇面激光 束，线阵CCD摄象机捡出该光束在 工件上形成的图像，利用三角发 由扫描的角度和成像的位置就可 以计算出激光点的y-z坐标位置， 即得到了工件的剖面轮廓图像， 并可在监视器上显示。剖面轮廓 数据经摄象机控制单元(CCU)送给 信号处理计算机(SPC)，将这一剖 面数据与操作手预先选定的焊接 接头板进行比较，一旦匹配成功 即可确定焊缝的有关位置数据， 并通过串口将这些数据送到机器 人控制器。
机器人视觉硬件主要包括图 像获取和视觉处理两部分， 而图像获取由照明系统、视 觉传感器、模拟－数字转换 器和帧存储器等组成。根据 功能不同，机器人视觉可分 为视觉检验和视觉引导两种， 广泛应用于电子、汽车、机 械等工业部门和医学、军事 领域。
机器视觉系统就是利 用机器代替人眼来作 各种测量和判断。它 是计算机学科的一个 重要分支，它综合了 光学、机械、电子、 计算机软硬件等方面 的技术，涉及到计算 机、图像处理、模式 识别、人工智能、信 号处理、光机电一体 化等多个领域。图像 处理和模式识别等技 术的快速发展，也大 大地推动了机器视觉 的发展。
视觉系统简单 来说就可以用 三个及独立又 相互联系的模 块来概括：目 标物图像的采 集、图像的处 理、指令的发 出。
视觉系统的设计分为软件设计和硬件设计两大部分。
视觉系统的硬件主要 由镜头、摄像机、图 像采集卡、输入输出 单元、控制装置构成。
一套视觉系统的好坏 则分别取决于摄像机 像素的高低，硬件质 量的优劣，更重要的 是各个部件间的相互 配合和合理使用。
一、CCD 摄像机的原理
CCD 摄像机主要由光学系统、光电转换系统、信号处理系统组成。自然 图像通过光学镜头成像于摄像机的光靶面上，光电转换系统通过CCD 元件 利用电视扫描方法把光图像信号转换成随时间变化的视频电信号，再经放 大、处理、编码而成为全电视信号
二、CCD摄像机的分类
㈠按照成像色彩划分 CCD 摄像机按成像色彩划分为彩色摄像机和黑白摄像机两种
机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的二维图像， 并通过视觉处理器进行分析和解释，进而转换为符号， 让机器人能够辨识物体，并确定其位置。
机器人视觉广义上称为机器视觉，其基本原理与计算 机视觉类似。
计算机视觉研究视觉感知的通用理论，研究视觉过程 的分层信息表示和视觉处理各功能模块的计算方法。 而机器视觉侧重于研究以应用为背景的专用视觉系统， 只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。
镜头、摄像机、图像采集 卡、输入输出单元、控制 装置构就好像电脑的显示 器、电源、主机（处理器、 内存条、硬盘、显卡等） 一样，每一个构成部件都 很关键，它们质量如果不 过关，整个机器就无法正 常工作，更别说完成复杂 的工作和给以的任务了。
视觉系统的软件设计
——视觉系统的软件设计至关 重要，在当今信息化大趋势下， 智能控制越来越依靠软件方面 的功用。 ——视觉系统的软件设计是一 个复杂的课题，不仅要考虑到 程序设计的最优化，还要考虑 到算法的有效性，及其能否实 现，在软件设计的过程中要考 虑到可能出现的问题。