1 引言

近幾十年來羔仅，制造業(yè)在新材料、新工藝岗努、新設備等方面取得了巨大進步沉桌，傳統(tǒng)意義上的許多檢測技術已不能滿足現代制造業(yè)的需求，表現在：許多新型產品沒有相應的檢測方法算吩；許多傳統(tǒng)檢測手段無法提供實時留凭、在線、非接觸檢測偎巢；現代產品的檢測精度大大提高“梗現代制造業(yè)的進步需要研究新型的產品檢測技術，在已經研究的多種技術中压昼，視覺檢測技術具有非接觸求冷、速度快、精度合適窍霞、現場抗干擾能力強等突出的優(yōu)點匠题，在實際中顯示出廣闊的應用前景拯坟。本實驗平臺的構建就是針對各種不同的工業(yè)檢測對象，研究機器視覺系統(tǒng)在不同環(huán)境下的應用梧躺。

2 機器視覺在線檢測的基本原理

基于機器視覺的在線檢測系統(tǒng)的基本原理：首先通過視覺傳感器獲取高速流水線上運動待檢測物體圖像似谁，圖像傳送到計算機后，計算機調用專用的圖像處理軟件來對檢測物體進行檢測遣惊、測量钓赛、分析、判斷渠盅。多功能檢測實驗平臺的硬件結構如圖1所示勃说，機器視覺在線檢測系統(tǒng)的基本模塊包括：傳動裝置、專用LED光源供辰、圖像采集模塊痒塞、電氣控制模塊。

3 多功能檢測實驗平臺運動控制部分設計

構建多功能實驗平臺就是要能模擬各種工業(yè)檢測環(huán)境梢苍，所以運動控制部分的設計也應能模擬各種工業(yè)流水線洪磕。

在這套系統(tǒng)中，運動控制部分選用工業(yè)PC＋運動控制卡＋步進電機的控制模式诲有。運動控制卡是步進電機公司的MPC01晋丑。它配備了許多功能強大、內容豐富的運動控制軟件工具和函數庫药封。MPC01運動函數庫用于二次開發(fā)嚼债，用戶只要用C／C＋＋或Visual Basic等編制所需的用戶界面程序，并把它與MPC01運動庫鏈接起來吠谢，就可以開發(fā)出自己的控制系統(tǒng)土童。

4 專用LED光源

光源對圖像質量的影響是至關重要的，考慮到本套試驗平臺將要進行各種物品的檢測實驗工坊，開發(fā)設計了多種專用LED照明方案以適應各種不同的待檢物體献汗。直環(huán)型用于各種具有穩(wěn)定照度和清晰圖像的工件；狹角型用于各種透明工件或低對比度工件王污；棒型用于透明雀瓢、光滑、鍍金表面玉掸；圓頂型用于不平整或彎曲的表面檢測，金屬包片上的印刷字體或彎曲表面的孔穴醒叁；背光型用于透明材料或液體的檢測司浪；同軸型用于光滑、電鍍把沼、低反射表面啊易。

5 高速圖像采集系統(tǒng)

圖像采集部分將完成流水線上的運動圖像獲取吁伺，采集圖像質量的好壞將直接影響整個檢測效率。圖像采集部分主要由CCD攝像機完成堤酿。CCD攝像機攝取圖像信號谷培，由圖像采集卡將圖像信號采集進來。本套實驗裝置選用兩個方位的攝像機對待檢測物體進行檢測镇评，一個俯拍位一個側拍位藤侦，對有些待檢測物體可以進行多方位的檢測。攝像機采用的是Pulnix公司的TM6703牺鱼，采集卡選用Matrox公司的Comora2樊何。

5.1 圖像采集卡

Matrox Corona Ⅱ是Matrox Graphics Inc．生產的圖像控制器，可采集隔行掃描／逐行掃描的分量RGB信號和單／雙路黑白模擬視頻信號跪晕；3路10bit A／D轉換器秀彤；24-bit RS-422／LVDS數字接口；模擬情況下采集率達到30MHz啄崖，RS-422數字模式下達25MHz笙吠，LVDS數字模式下達40MHz；連接2個RGB或6個模擬黑白視頻信號垄暗；32-bit／33MHz PCI總線主模式轴座；擴展板上實時采集存儲；可同時支持模擬VGA和獨立的數字VGA或TV輸出郎哭。

5.2 CCD攝像機

Pulnix公司的TM6703是1／2英寸他匪，648×484，快門速度為1／60／32000s夸研，同時帶有異步重置功能邦蜜。當VINIT脈沖發(fā)生作用時，重置攝像機的掃描清除CCD亥至。當在異步模式下和外部VINIT高電平信號的作用下悼沈，異步功能將自動被選擇，信號讀出會被禁止直到有觸發(fā)姐扮。下面是攝像機異步重置的3種模式：

（1）控制脈沖寬度的外部VINIT：快門速度由脈沖寬度來控制絮供；

（2）快速內部觸發(fā)模式：當VINIT的下降沿和外部HD是一樣的時候，信號抓取沒有延時茶敏，否則壤靶，會有0～1HD的延時；

（3）慢速內部觸發(fā)模式：快門速度可以選擇在1／250-1／2000s惊搏，如果VINIT和外部HD的下降沿相同贮乳，并且啟動了積分充電，在VINIT下降沿攝像機放電减点。輸出延時取決于選擇的快門速度饥猴。

5.3 攝像機和采集卡的配合

兩個攝像機的輸出信號都通過RS232C串口控制與采集卡傳送數據倔晚。

Matrox公司的采集卡根據不同的攝像機輸入都有專門的DCF配置文件。攝像機的配置模式有硬件觸發(fā)屉胳、軟件觸發(fā)和連續(xù)采集3種模式封均。

為了提高CPU的利用效率，在每個檢測位安置了一個光電傳感器履剔，當被檢測物經過時觸發(fā)光電傳感器篇臭，光電傳感器的輸出信號作為攝像機的外部觸發(fā)信號觸發(fā)攝像機采集一楨圖像。

在這種模式下攝像機的DCF配置文件中將觸發(fā)模式設置為：硬件觸發(fā)父吧。這樣在有物體經過攝像機的時候攝像機才觸發(fā)采集隧蜀，沒有物體經過的時候處于等待狀態(tài)。

6 圖像采集系統(tǒng)的軟件開發(fā)

Matrox圖像采集卡自身帶MIL庫函數可以很方便的在VC下進行軟件二次開發(fā)秉唇。

利用MIL庫函數首先分配一個應用對象（Application）素矛，相當于創(chuàng)建圖像處理的控制和執(zhí)行環(huán)境。在應用對象下可以建立多個系統(tǒng)漆勉，每個系統(tǒng)下可以建立多個數據緩存（Data Buffer）撒蟀、數字轉化器（Digitizer）和數據顯示（Display）。

將圖像文件讀入數據緩存温鸽，緩存賦值給數組保屯，通過對數組的處理即可實現對圖像的處理。圖像數據與顯示數據關聯(lián)后涤垫，就可以顯示在制定的控件或窗體上姑尺。

7 在線檢測平臺的工作流程

多功能檢測平臺要能實現模擬工業(yè)生產線的在線檢測功能。首先蝠猬，軟件通過串口給PLC發(fā)送指令啟動流水線切蟋；待檢測物品放置在流水線上，進入檢測機柜觸發(fā)攝像機光電傳感器榆芦。

由于采集卡工作在外部觸發(fā)的模式下柄粹，當光電傳感器被觸發(fā)后，所輸出的光電脈沖信號傳送至圖像采集卡匆绣，圖像采集卡采集一楨圖像驻右，送至Buffer里面，至此已完成了圖像的采集工作崎淳。

然后境猜，圖像處理軟件讀取Buffer里面的數據進行顯示、計算寨衣、判斷等工作靠牙，檢測待檢測物品是否合格。不合格物品將觸發(fā)剔除裝置泽中，將其從流水線上剔除虎疗。

8 結束語

為適應各種不同的工業(yè)產品檢測，多功能檢測實驗平臺所選用的攝像機和采集卡具有很大的靈活性熏虱。硬件平臺的構建方面榄缸，攝像機、光源浓盐、光電傳感器的位置結構也具有很大的靈活性涌疲，可以方便各種不同形狀和大小的產品檢測。該平臺的構建為應用在具體工業(yè)環(huán)境中的專用視覺檢測系統(tǒng)提供了一個良好的基礎倚胀。

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