【機(jī)器視覺之尺寸測量基礎(chǔ)】在傳統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)尺寸測量中，典型的方法是利用卡尺或千分尺在被測工件上針對某個(gè)參數(shù)進(jìn)行多次測量后取平均值。這些檢測設(shè)備或檢測手段測量精度低、測量速度慢，測量數(shù)據(jù)無法及時(shí)處理，無法滿足大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。

基于機(jī)器視覺技術(shù)的尺寸測量方法具有成本低、精度高、安裝簡易等優(yōu)點(diǎn)，其非接觸性、實(shí)時(shí)性、靈活性和精確性等特點(diǎn)可以有效的解決傳統(tǒng)檢測方法存在的問題。同時(shí)尺寸測量是機(jī)器視覺技術(shù)最普遍的應(yīng)用行業(yè)，特別在自動(dòng)化制造行業(yè)中，用機(jī)器視覺測量工件的各種尺寸參數(shù)，如長度測量、圓測量、角度測量、弧線測量、區(qū)域測量等，需要檢測出工件相關(guān)區(qū)域的基本幾何特征。不但可以獲取在線產(chǎn)品的尺寸參數(shù)，同時(shí)可對產(chǎn)品做出在線實(shí)時(shí)判定和分揀，應(yīng)用十分普遍。

工件檢測的基本流程圖

被測物的尺寸測量通常包括多個(gè)參數(shù)尺寸，如距離測量、圓測量、角度測量、線弧測量、區(qū)域測量等。

機(jī)器視覺尺寸測量應(yīng)用實(shí)例

角度測量

在傳統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)尺寸測量中，典型的方法是利用卡尺或千分尺在被測工件上針對某個(gè)參數(shù)進(jìn)行多次測量后取平均值。這些檢測設(shè)備或檢測手段測量精度低、測量速度慢，測量數(shù)據(jù)無法及時(shí)處理，無法滿足大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。

基于機(jī)器視覺技術(shù)的尺寸測量方法具有成本低、精度高、安裝簡易等優(yōu)點(diǎn)，其非接觸性、實(shí)時(shí)性、靈活性和精確性等特點(diǎn)可以有效的解決傳統(tǒng)檢測方法存在的問題。同時(shí)尺寸測量是機(jī)器視覺技術(shù)最普遍的應(yīng)用行業(yè)，特別在自動(dòng)化制造行業(yè)中，用機(jī)器視覺測量工件的各種尺寸參數(shù)，如長度測量、圓測量、角度測量、弧線測量、區(qū)域測量等，需要檢測出工件相關(guān)區(qū)域的基本幾何特征。不但可以獲取在線產(chǎn)品的尺寸參數(shù)，同時(shí)可對產(chǎn)品做出在線實(shí)時(shí)判定和分揀，應(yīng)用十分普遍。

工件檢測的基本流程圖

被測物的尺寸測量通常包括多個(gè)參數(shù)尺寸，如距離測量、圓測量、角度測量、線弧測量、區(qū)域測量等。

機(jī)器視覺尺寸測量應(yīng)用實(shí)例

角度測量

圖像傳感器可以將檢查對象在平面上表現(xiàn)出來，通過邊緣檢測，測算位置、寬度、角度等。所謂邊緣是指圖像內(nèi)明亮部位與陰暗部分的邊緣。

如何進(jìn)行邊緣檢測

（1）投影處理

投影處理是相對于檢查方向進(jìn)行垂直掃描，然后計(jì)算各投影線的平均濃度。

投影線平均濃度波形被稱為投影波形。

算投影方向的平均濃度可以減少區(qū)域內(nèi)的噪點(diǎn)造成的檢查錯(cuò)誤。

（2）微分處理

根據(jù)投影波形進(jìn)行微分處理。可能成為邊緣的、濃淡變化較大的部位，其微分值也較大。可以消除區(qū)域內(nèi)濃度絕對值的變化所導(dǎo)致的影響。例：沒有濃淡變化的部位的微分值是0，白色（255）→黑色（0）時(shí)的值是-255。

（3）通過校正使微分最大值達(dá)到100%

在實(shí)際生產(chǎn)線上，為了使邊緣達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，通常會(huì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以使微分絕對值達(dá)到100%。將超過預(yù)先設(shè)置的“邊緣感度（%）”的微分波形的峰值作為邊緣位置。根據(jù)濃淡變化峰值的檢測原理，在照度經(jīng)常發(fā)生變化的生產(chǎn)線上也可以穩(wěn)定的檢測出邊緣。

（4）亞像素處理

對于微分波形中最大部分的中心附近的3個(gè)像素，根據(jù)這3個(gè)像素形成的波形，進(jìn)行修正演算。以1/100像素為單位測算邊界位置（次像素處理）。

邊緣檢測的代表性檢測應(yīng)用

（1）利用邊緣位置的各種檢查

在多個(gè)部位設(shè)置邊緣位置模式，測量檢測對象的X座標(biāo)或Y座標(biāo)。

（2）利用邊緣寬度的各種檢查

利用邊緣寬度的“外部尺寸”模式，檢測金屬板的寬度、孔洞的X方向/Y方向孔徑等。

（3）利用邊緣位置圓周區(qū)域的各種檢查

以圓周作為檢測區(qū)域，檢測切缺部位的角度（相位）。

（4）利用趨勢邊緣寬度的各種檢查

利用“圓周”區(qū)域的“趨勢邊緣寬度”模式，掃描環(huán)狀工件的內(nèi)徑、評(píng)價(jià)扁平度等。

趨勢邊緣模式

趨勢邊緣位置（寬度）模式是指在掃描檢查區(qū)域內(nèi)較窄的邊緣窗口的同時(shí)檢測邊緣位置。利用這種檢查模式，可以對于一個(gè)窗口內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行邊緣位置（寬度）檢查，因此可以確保捕獲工件的微小變化。

檢測原理：使小范圍內(nèi)的分割以小間距進(jìn)行移動(dòng)，檢查各點(diǎn)的邊緣寬度或邊緣位置。

提高位置檢測精度的方法：縮小分割尺寸。

縮短處理時(shí)間的方法：縮小分割移位幅度（移動(dòng)量）。

趨勢方向：分割移動(dòng)的方向。

邊緣檢查的關(guān)鍵在于如何最大限度的減少邊緣的不均現(xiàn)象。預(yù)處理濾鏡具有“中值”或“平均化”的作用，因此有助于保持穩(wěn)定的檢查效果。下面介紹預(yù)處理濾鏡的特點(diǎn)及選擇方法。

原圖像

平均化

中值化

圖像傳感器邊緣檢查模式的使用要點(diǎn)

在理解邊緣檢查原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行有效的調(diào)整；

理解各種衍生模式，顯著提高檢查可能性；

參考代表性的檢查例有助于工作的進(jìn)行；

通過實(shí)驗(yàn)選擇最佳的預(yù)處理濾鏡，提高檢查速度及檢查效果。