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影响机器视觉检测效果的两大因素?

时间:2022-10-21   访问量:1715

机器视觉技术已应用于工业自动化系统中,以取代传统上的人工检查来提高生产质量和产量。从拾取和放置、对象跟踪到计量、缺陷检测等应用,利用视觉数据达到闭环控制,来提高整个系统的性能。

虽然,机器视觉检测系统能够有效地提升检测效率,节约人工,减少生产成本等,但在使用过程中也会有比较“棘手”的问题。

稳定的图像特征提取是图像分析和图像识别的前提条件,稳定的图像传输到图像处理中心能够保证软件处理图像的精确性。

视觉检测的硬件选择是个有难度的活,它规定工程师对硬件本身和硬件供应商非常熟悉,而且需要具备足够的选择经验,毕竟在实验室中运行的机器视觉系统与在实际工作场景中运行的系统所处的环境是很大不同的。
视觉检测包括一些重要部件,比如光源,镜头,相机,图象采集卡,数据传输,图像处理和测量软件等。随着各个部件性能的提升,机器视觉系统的功能也会成倍增加。


系统的复杂性取决于特定的应用程序规定,所以,在选择最佳组件时,不仅需要考虑组件的性能是否能够满足要求(比如分辨率,帧速率,测量算法等),而且还需要考虑系统最终所处的环境条件。
比如,在工业领域中,这些环境条件包括组件更改,转移,定位,处理界面,振动,环境光,温度,灰尘,油,水,电磁辐射等。
在极端恶劣的条件下,有时需要为机器视觉组件增加保护。
例如:某些相机需要在相对清洁的环境中采用,不过,在正常情况下,工业环境能够满足工业相机的直接采用,因为外界的影响,即使是最稳定的视觉系统也经常不能令人满意。比如,振动可能会造成图像模糊和失真,而可变部分可能会造成产生不同的图像,长时间曝光会造成运动物件的图像清晰度失真。

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环境影响


环境对机器视觉硬件的影响不仅会破坏硬件本身,还会影响测量结果。
温度
温度变化也会影响机器视觉检测的效果。相机在出厂时都会标志正常工作的温度范围,大多数工业相机可以在-5℃到65℃之间工作,过冷或者过热都会影响相机的正常与运行。
比如,当曝光时间较长或所处环境温度较高时,相机内部的温度便会升高,温度上升导致电路产生暗电流。它是影像传感器中的一个主要噪点来源。有研究显示,CCD芯片的温度每升高8°C,其暗电流就会成倍增加。
另一方面,被测物体也可能受到温度变化的影响,我们都知道很多物体会热胀冷缩。因此,测量此类物体时,其长度和体积将发生变化。


振动
振动可能会导致图像模糊和失真。不过,大多数工业相机都经过防振处理。
机器人和轨道电缆可以使相机在不受振动影响的情况下运动良好。锁定连接器保护相机不受振动影响。耐用的PC和嵌入式计算机具有良好的稳定性保护机制。焦距镜片使用金属界面锁定螺钉,以确保它们不受振动的影响。这种过滤器可以在一定程度上保护镜头。
环境光照
机器视觉检测的效果会受到环境光照的影响,外界光照会影响照射在被测物体上的总光强,增加图像数据输出的噪声。
日用滤光片可以在一定程度上避免环境光的影响,并且可以改变进入传感器的光信息。通过使用高亮度调制光源,减少了传感器的曝光时间和减小光圈,可以将环境光的影响降至最低。使用红外摄像机等进行测量可以减少可见光的影响。


灰尘、污垢、水
许多相机都可以达到IP 65/67的保护水平,以确保防尘防水。灰尘、污垢、液体和蒸汽常常附着在LED或透镜表面,影响成像。
通过增加相机的增益、软件处理图像和调整LED的输出,可以对其进行调整。
背景
图像背景对物体检测有很大的影响。
举例,对象被放置在一张纸上,在该纸上打印同一对象的图像。在这种情况下,机器视觉检测设置可能无法确定哪个是真实的物体。完美的背景是空白的,并提供与检测到的物体良好的对比,它的确切属性将取决于正在使用的视觉检测算法。如果使用边缘检测器,那么背景不应该包含清晰的线条。背景的颜色和亮度也应该与物体的颜色和亮度不同。
遮挡
遮挡意味着物体的一部分被遮住了。
在前面的几种情况中,整个对象出现在相机图像中。遮挡是不同的,因为部分对象丢失,视觉系统显然不能检测到图像中不存在的东西,有各种各样的东西可能会导致遮挡,包括其他物体、机器人的部分或相机的不良位置。克服遮挡的方法通常涉及将对象的可见部分与其已知模型进行匹配,并假定对象的隐藏部分存在。


电磁干扰
电磁干扰是工业检测现场不可避免的干扰因素。
电机、变压器、电容器件的启停,会导致浪涌电流,EFT 电子脉冲干扰,还有大量辐射;工业设备运动也会出现隔空放电或接触放电问题。工业相机属于图像传感器类,本身都是弱电工作,因此受到影响尤为严重,必须做好电路保护。
所以说,各种环境因素都会影响成像,而这些影响将是致命的,因为图像是测量的重要参考,所以视觉检测设备被买回来,使用环境的选择也很重要,不能仅仅得到一个现场计数,一个良好的环境,对于设备的安装也是有益的,更好地安装,可以使设备的使用寿命保持在正常范围内。