機器視覺應(yīng)對惡劣環(huán)境的辦法

光虎光電科技（天津）有限公司是以德國設(shè)計雙遠(yuǎn)心鏡頭,遠(yuǎn)心鏡頭,高遠(yuǎn)心度鏡頭,工業(yè)相機,面陣相機,線陣相機,紫外相機等光電技術(shù)產(chǎn)品設(shè)備的研發(fā),生產(chǎn),銷售為主的科技型企業(yè).

惡劣環(huán)境下的機器視覺

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工業(yè)相機的Pixel Binning和Pixel Skipping

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光的干涉在雙遠(yuǎn)心鏡頭研發(fā)中的作用

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圖像多幀融合技術(shù)及應(yīng)用案例

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機器視覺在橡膠領(lǐng)域的應(yīng)用

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機器視覺相關(guān)工業(yè)通信協(xié)議介紹

工業(yè)通信協(xié)議定義為“數(shù)字消息格式和規(guī)則的正式描述”。這些協(xié)議集成在硬件系統(tǒng)和軟件程序中。通信協(xié)議的核心功能是在不同的系統(tǒng)、設(shè)備或軟件程序之間發(fā)送和接收消息，用于模擬和數(shù)字通信。簡而言之，工業(yè)通信驅(qū)動程序和協(xié)議構(gòu)成了工業(yè)自動化的基礎(chǔ)。機器視覺亦離不開工業(yè)通信手段。 自動化中的通信協(xié)議是什么？ 許多類型的通信協(xié)議用于不同的目的。它們可用于傳輸信號、同步設(shè)備、檢測錯誤以及執(zhí)行更多操作。行業(yè)使用多種類型的通信協(xié)議，因為每種協(xié)議都是為特定目的和應(yīng)用而設(shè)計的。例如，以太網(wǎng)/IP 協(xié)議是一種具有高功能的重型通信協(xié)議，可用于各種應(yīng)用。另一方面，Modbus 協(xié)議是提供通用讀/寫訪問的輕量級通信協(xié)議。因此，任何自動化系統(tǒng)中使用的通信協(xié)議類型取決于OEM以及最終用戶的需要和要求。獨立軟件供應(yīng)商可以選擇具有高安全特性的協(xié)議。 想要充分利用先進(jìn)技術(shù)并將流程數(shù)字化的行業(yè)需要無縫連接和互操作性。為了確保流程和端到端通信的順利自動化，OEM和行業(yè)必須分別在其產(chǎn)品和解決方案中選擇正確的通信協(xié)議。這些協(xié)議創(chuàng)建了一個跨越四個主要層的連接網(wǎng)絡(luò)，其中包括現(xiàn)場層、控制層、監(jiān)督層以及執(zhí)行和規(guī)劃層。 各種通信協(xié)議 機器視覺與自動化系統(tǒng)中使用不同類型的工業(yè)通信協(xié)議，因為每種協(xié)議用于不同的業(yè)務(wù)和技術(shù)目的。OEM可以選擇特定的協(xié)議，因為他們的供應(yīng)商會根據(jù)他們的要求為他們提供高性能的現(xiàn)成解決方案。另一方面，最終用戶可能決定使用特定協(xié)議，因為它的地理可用性或其對行業(yè)要求的關(guān)注。獨立軟件開發(fā)商或原始設(shè)備制造商選擇特定類型的通信協(xié)議有多種原因。 各種類型的工業(yè)通信協(xié)議：Ethernet/IP BACnet Modbus RTU Modbus TCP DeviceNet OPC UA ProfiNet ProfiBus IO-Link EtherCAT CC-Link CAN Open IEC 61131-3 ASI-Interface LonWorks 通信協(xié)議可以是有線的或無線的。USB、SPI、12C 和以太網(wǎng)是一些用于有線協(xié)議的物理介質(zhì)。Wi-Fi、LoRa、LTE 和 BLE 是一些無線協(xié)議媒介。 常用的工業(yè)機器視覺與自動化協(xié)議 1. Ethernet/IP EtherNet/IP是一種開放式應(yīng)用協(xié)議，可通過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)從工廠車間擴展到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。作為 CIP 應(yīng)用協(xié)議（通用工業(yè)協(xié)議）的重要組成部分，它被廣泛接受為各種自動化應(yīng)用提供通信能力，包括監(jiān)控、監(jiān)控、運動與同步、信息和網(wǎng)絡(luò)管理。 EtherNet/IP 協(xié)議將兩種消息傳入和傳出系統(tǒng)，并為工廠車間的操作員界面提供連接。它們是顯式消息（需要基礎(chǔ)和異步信息）和I/O 消息（連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)消息）。此消息傳輸使用面向?qū)ο蟮捏w系結(jié)構(gòu)啟動，該體系結(jié)構(gòu)支持相同對象和設(shè)備配置文件的可重用性。從而確保在多個子網(wǎng)中運行的不同供應(yīng)商的多個設(shè)備之間的即插即用互操作性。 2. Modbus RTU 和 Modbus TCP/IP 具有主/從架構(gòu)的Modbus RTU因其可靠的性能和易用性而被廣泛使用。這種開放式串行協(xié)議使用循環(huán)冗余校驗和消息傳輸簡單的 16 位結(jié)構(gòu)。由于 OPC 服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集軟件程序、SCADA、HMI 和其他軟件程序支持它，因此很容易將該協(xié)議集成到兼容設(shè)備中。使用Mod-bus RTU 的挑戰(zhàn)之一是開發(fā)和訓(xùn)練新模型可能有點困難。Modbus TCP/IP 是一種供應(yīng)商中立的通信協(xié)議，可用于 Intranet 和 Internet 環(huán)境。此通信協(xié)議的數(shù)據(jù)事務(wù)是無狀態(tài)的，因此它們不太可能被中斷或破壞。它可用于事件記錄、高性能和時間關(guān)鍵的應(yīng)用程序。也是工業(yè)上最常用的一種通信協(xié)議。 3. PROFINET PROFINET 是一種工業(yè)以太網(wǎng)解決方案。它是一種在控制器和設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)的通信協(xié)議?？刂破骺梢允?PLC、DCS 或 PAC。設(shè)備可以是 I/O 塊、機器視覺系統(tǒng)、RFID 閱讀器、驅(qū)動器、過程儀器、代理，甚至其他控制器。絕大多數(shù)智能相機都支持此類通信協(xié)議。 【來源：光虎光學(xué)內(nèi)部培訓(xùn)資料】 【圖片來源：官方標(biāo)識】光虎光學(xué)專業(yè)生產(chǎn)由德國設(shè)計的工業(yè)鏡頭。以高精度雙遠(yuǎn)心鏡頭為核心，涵蓋高性能FA定焦鏡頭、變倍鏡頭等產(chǎn)品?？蓪崿F(xiàn)為客戶定制化研發(fā)生產(chǎn)。光虎光學(xué)還代理歐美日機器視覺全系列產(chǎn)品。如面陣與線掃工業(yè)相機、智能相機、3D相機、紅外與紫外相機、光源、圖像采集卡、機器視覺軟件及其他周邊產(chǎn)品。http://m.gztengda.com/

工業(yè)鏡頭設(shè)計之球面鏡和非球面鏡

所謂球面和非球面，主要是針對鏡片的幾何形狀而言，即球面鏡片與非球面鏡片。二者在幾何形狀上的差別決定了它們在平行的入射光的折射方向上產(chǎn)生差異，從而影響工業(yè)鏡頭成像效果的好壞。

巨型幀的簡單介紹

巨型幀可為本地網(wǎng)絡(luò)提供一些好處，可以加快整體網(wǎng)絡(luò)速度，在某些應(yīng)用程序質(zhì)檢提供更好的交互，并減少網(wǎng)絡(luò)壓力。

機器視覺中的精度

無論使用何種儀器來測量參數(shù)，都有兩個關(guān)鍵因素：準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。一個基本的經(jīng)驗法則是，測量儀器應(yīng)該至少比它要測量的過程規(guī)范好十倍。換句話說，它的可重復(fù)性和準(zhǔn)確性至少應(yīng)該是過程的十倍。 所有的測量儀器都有一個刻度，由沿刻度的許多“刻度”或標(biāo)記組成。在使用機器視覺的情況下，“刻度”之間的距離是像素（子像素）的大小或像素（子像素）之間的距離。在機器視覺中，“刻度”對應(yīng)于分辨率，但不一定對應(yīng)于機器視覺系統(tǒng)的靈敏度——系統(tǒng)能夠檢測到的測量值的最小變化。在機器視覺中，這對應(yīng)于像素（子像素）增量或像素（子像素）分辨率。 在使用機器視覺測量零件時，通常面臨著一個問題：零件特征的邊緣通常不會精確落在一個像素或兩個像素之間。邊緣的影響通常會在幾個相鄰像素上體現(xiàn)。人們無法區(qū)分落在同一像素上的兩條邊。通常，編碼的灰度值表示像素的強度平均值。 邊緣可通過四個屬性來表征 1、對比度 - 以邊緣為特征的線的累積強度變化 2、寬度（模糊度） - 發(fā)生大部分強度變化的剖面上的間隔大小 3、陡度 - 此區(qū)間內(nèi)的表面坡度 4、方向 - 垂直于邊緣像素的向量角度 由于對象的邊緣通常覆蓋具有特定灰度輪廓的幾個連續(xù)像素（將灰度值視為空間數(shù)據(jù)點的第三維屬性），因此可以使用任意數(shù)量的數(shù)學(xué)或統(tǒng)計方案來基本上推斷邊緣點的位置，或?qū)⑦吘壍奈恢媒⒃谟行ο缶嚯x的某個增量內(nèi)的通過對象空間中的像素。例如，將灰度輪廓視為曲線，可以計算曲線的二階導(dǎo)數(shù)——預(yù)期發(fā)生變化的特定點——并將其定義為邊緣像素。 不同的機器視覺算法利用邊緣的各種屬性來計算像素（子像素）內(nèi)邊緣的位置。值得注意的是，不同的算法在子像素增量的大小方面確實會產(chǎn)生不同的結(jié)果。 精度的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性 精度由校準(zhǔn)程序決定。在機器視覺中，與大多數(shù)數(shù)字系統(tǒng)一樣，“校準(zhǔn)”旋鈕可以一次更改一個“刻度”（一個像素或亞像素距離）。每個“刻度”代表系統(tǒng)輸出中的離散值變化，離散值是物理尺寸增量。 例如，公稱尺寸為 0.1，公差為 0.005。（總?cè)莶罘秶鸀?.01）。因此，校準(zhǔn)旋鈕的每個“刻度”（像素或子像素距離）應(yīng)具有0.1的0.01或0.001的值。因此，每個步長的一半為 0.0005。換句話說，機器視覺系統(tǒng)的精度應(yīng)等于或優(yōu)于0.0005。 由于重復(fù)性的經(jīng)驗法則與精度相同，因此系統(tǒng)對重復(fù)性的要求是相同的，即重復(fù)性應(yīng)等于“刻度”的尺寸。 雖然精度在給定的應(yīng)用中可能不是那么重要，因為它可以通過校準(zhǔn)得出，但可重復(fù)性更為重要，因為它不能通過校準(zhǔn)或其他方式進(jìn)行校正。據(jù)觀察，上述分析被許多人認(rèn)為是保守的。因此，有些人建議將重復(fù)性從10/1放寬到5/1。 在某些情況下，使用的經(jīng)驗法則是精度和可重復(fù)性的總和應(yīng)小于公差帶的三分之一。實際上，無論遵守什么“規(guī)則”，測量儀器的準(zhǔn)確度或重復(fù)性不應(yīng)等于被測量尺寸的公差，事實上，必須小得多！ 光虎光學(xué)觀點 光虎光學(xué)認(rèn)為，具有亞像素能力的機器視覺通?？捎糜跐M足此類“規(guī)則”的許多計量應(yīng)用。在某些情況下，無論系統(tǒng)分辨率或理論像素大?。ㄒ晥龀运?垂直方向的像素數(shù)）如何，性能都接近工業(yè)環(huán)境中機器視覺的實際極限。 在要測量的零件尺寸為0.1的上述示例應(yīng)用中，鑒于相機/機器視覺系統(tǒng)的全視場應(yīng)用于該尺寸，理論子像素分辨率可能為0.1/1500（基于一個基于 500 x 500 區(qū)域相機的機器視覺系統(tǒng)和1/3像素分辨率的子像素能力）。光虎光學(xué)專業(yè)生產(chǎn)由德國設(shè)計的工業(yè)鏡頭。以高精度雙遠(yuǎn)心鏡頭為核心，涵蓋高性能FA定焦鏡頭、變倍鏡頭等產(chǎn)品?？蓪崿F(xiàn)為客戶定制化研發(fā)生產(chǎn)。光虎光學(xué)還代理歐美日機器視覺全系列產(chǎn)品。如面陣與線掃工業(yè)相機、智能相機、3D相機、紅外與紫外相機、光源、圖像采集卡、機器視覺軟件及其他周邊產(chǎn)品。http://m.gztengda.com/

焊接領(lǐng)域中的機器視覺

什么是焊接？焊接，也稱作熔接、镕接，是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬的工藝技術(shù)?，F(xiàn)代焊接的能量來源有很多種，包括氣體焰、電弧、激光、電子束、摩擦和超聲波等。通常來說焊接有三種：熔焊——加熱欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷卻凝固后便接合，必要時可加入熔填物輔助，它是適合各種金屬和合金的焊接加工，不需壓力。壓焊——焊接過程必須對焊件施加壓力，屬于各種金屬材料和部分金屬材料的加工。釬焊——采用比母材熔點低的金屬材料做釬料，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材互相擴散實現(xiàn)鏈接焊件。適合于各種材料的焊接加工，也適合于不同金屬或異類材料的焊接加工。為什么要在焊接領(lǐng)域中使用機器視覺？焊接的特點是工藝因素復(fù)雜、勞動強度大、生產(chǎn)周期長、勞動環(huán)境差，其品質(zhì)依賴操作者的技能、技術(shù)和經(jīng)驗，也和操作者情緒及身體狀況相關(guān)，因此，焊接自動化技術(shù)對于提高接頭品質(zhì)，保證穩(wěn)定性具有很重要的意義。焊接機器人技術(shù)實現(xiàn)了焊接自動化、柔性化，但焊接機器人無法自主獲取工件定位信息、焊縫空間位置信息、焊縫熔透信息等，也不能自主適應(yīng)工件與接頭組對，焊接熱變形等引起的軌跡、坡口尺寸變化，不能進(jìn)行在線調(diào)整，即不具有智能。現(xiàn)實生產(chǎn)中軌跡和接頭坡口幾何尺寸的變化較為常見，無智能的再現(xiàn)式焊接會出現(xiàn)焊偏、焊穿、未焊透等較為嚴(yán)重的成型缺陷，所以急需基于視覺的智能化焊接技術(shù)，光虎視覺提供了豐富的案例和解決方案，為智能化焊接技術(shù)提供了極大的幫助。在焊接應(yīng)用中，通常金屬件和部件通過熔化連接區(qū)域中的材料而連接在一起。在某些應(yīng)用中，尤其是厚材料時，填充材料被添加到接頭中。熱量通常由電（如感應(yīng)焊接、點焊和電弧焊接）或電磁輻射（如激光和電子束焊接）引起。由于高能量對小面積的影響，該過程會發(fā)出大量的熱光。因此，焊接工藝的核心是極其明亮的，因此也是基于相機的焊接成像系統(tǒng)的一大挑戰(zhàn)。機器視覺技術(shù)在焊接領(lǐng)域的使用在焊接中通常使用帶有激光照明的相機，可以實現(xiàn)清晰化可視化的焊接過程。這主要是由于激光照明的高光譜亮度與熱光的高效濾波相結(jié)合，可以應(yīng)用于所有電弧和激光焊接工業(yè)。通過這些技術(shù)，光虎視覺可以實現(xiàn)從用于研究目的的高速焊接成像，到工業(yè)生產(chǎn)線焊接工藝的質(zhì)量保證。適用于所有主要的電弧焊接工藝，如GMAW（MIG、MAG）和TIG，以及所有主要的光束焊接工藝，如CO2激光器、光纖激光器、二極管激光器、Nd：YAG激光和電子束應(yīng)用。在焊接領(lǐng)域使用機器視覺的優(yōu)勢>> 焊工和操作員可以根據(jù)圖像實時調(diào)整工藝>> 圖像可用于圖像分析和自動化>> 可以存儲圖像或視頻以進(jìn)行質(zhì)量記錄>> 快速錯誤檢測可減少報廢>> 系統(tǒng)可在安全距離內(nèi)操作>> 改善了焊工的人機工程學(xué)>> 降低吸入不健康焊接煙霧的風(fēng)險>> 縮短焊接過程的設(shè)置時間焊接領(lǐng)域使用機器視覺的方向>> GMAW 焊接（MIG、MAG）>> TIG 焊接>> 混合焊接（激光和電弧焊接）>> 激光焊接（例如二氧化碳、Nd：YAG、光纖和光盤激光器）>> 電子束>> 機器人焊接>> 半自動焊接>> 線性焊接>> 軌道焊接【來源：光虎視覺內(nèi)部培訓(xùn)資料】