机器视觉尺寸测量、视觉尺寸测量系统

　　关键词：机器视觉尺寸测量、尺寸测量系统、尺寸测量、机器视觉测量
　　摘要：尺寸测量是机器视觉技术 普遍的应用行业,特别在自动化制造行业中,用机器视觉测量工件的各种尺寸参数,如长度测量、圆测量、角度测量、弧线测量、区域测量等,
　　机器视觉系统具有三大功能特点： 具备定位功能，能够自动判断物体的位置，并将位置信息通过一定的通讯协议输出。此功能多用于全自动装配和生产，譬如自动组装、自动焊接、自动包装、自动灌装、自动喷涂，多配合自动执行机构（机械手、焊枪、喷嘴等）。第二、测量功能，能够自动测量产品的外观尺寸，比如外形轮廓、孔径、高度、面积等尺寸的测量。第三、缺陷检测功能，它可以检测产品表面的一些信息。譬如：包装正误，有没有包装正确、印刷有无错误、表面有无刮伤或颗粒、破损、有没有油污灰尘、塑料件有没有穿孔、有没有注塑不良等。
　　对于产品尺寸的测量包括产品的一维、二维和三维尺寸测量，运用机器视觉测量方法不但速度快、非接触、易于自动化，而且还精度高。其中CCD摄像机与显微镜相结合的测量方式，可以进行细微的尺寸测量，如晶圆测量、芯片测量等。

　　基于CCD的视觉检测技术具有以下优点：
　　(1)提高图像质量。利用数字图像处理技术可以对图像进行各种处理。如图像增强、边缘锐化、滤除噪声等。
　　(2)提高测量精度，提高摄像机等图像采集设备的分辨率，或调整光学镜头的放大倍数，可以使获得的图像信息更多、更 。利用亚像素定位技术，可以明显提高图像目标的定位精度。
　　(3)可以测量传统方法不易测量的几何量。
　　(4)对成像系统的高精度标定和误差修正。
　　(5)自动化程度高。
　　上述优点在以下几种测量任务中表现更为明显。
　　1.微结构尺寸检测

　　微结构尺寸检测是微机械研究与加工中经常遇到的，传统的方法采用工具显微镜或者激光衍射法，前者容易受测头形状、大小以及测力的影响，后者对侧量环境要求苛刻，同时只能测量较简单的结构尺寸(如细丝直径、薄带宽度等)，对于较复杂的微结构尺寸以及象光纤等透明、易变形的目标，二者均无能为力。而视觉检测技术，具有非接触的特点，并且不一定要求采用相干光源，因此其测量过程不会受到测头、测力、相干光等因素的影响。另外，图像检测的精度和测量范围主要是由摄像系统的分辨率和放大倍数决定的，调节摄像系统的放大倍数就很容易实现大范围测量(如从微米量级到毫米量级)，同时保证较高的测量精度。
　　2.大型结构尺寸检测
　　对于大型结构尺寸，传统测量方法，主要采用两种方法：一是直接法，这种方法需要大尺寸导轨或标准件，成本高，精度低；二是间接法，如弓高弦长法，滚子法等，这类方法本身存在测量原理误差，并且测量可靠性不高。对于大型零件，视觉检测技术可以对零件的不同部位进行拍摄，得到多幅局部重叠的图像，然后利用图像之间的信息冗余进行图像拼接得到零件的完整图像，对拼接后的图像进行分析可以得到零件的完整结构尺寸，这种检测方法不仅简单、经济，同时能够达到较高的精度。

　　3.复杂结构尺寸检测
　　齿轮、螺纹、凸轮等均是机械制造业中常用的重要零件，由于这些零件形状复杂、参数繁多，用常规通用仪器检测精度和效率较低，通常采用专用测量仪器。测量过程 复杂。且其成本 高。视觉检测技术由于采用了“图像”这种信息含量 丰富的信息载体，表现出较大优势，螺纹、齿轮等零件的复杂轮廓信息它只需要一幅或多幅图像就可以获得。
　　4.自由曲面检测

　　自由曲面通常是指无法确切用解析几何的方法描述的曲面，如火箭、飞机、汽车、家用电器等的复杂外观造型。自由曲面的高精度检测技术，近年来成为人们研究的热点。自由曲面传统的检测方法有：手工测量法、机器人测量法、三坐标机测量法、经纬仪组合测量法等。以上方法与现代工业100%在线检测的要求都存在一定的差距。如果将视觉检测技术和结构光应用于自由曲面检测，其测量速度、工作强度均优于以上方法，并且测量精度与三坐标机测量法相当。其原理是将一定类型的结构光(光点、光条或光面)投射到曲面上，由CCD摄像机得到结构光的图像，结构光在图像中的位置反映了曲面轮廓信息，对结构光图像进行分析，就可以得到自由曲面的轮廓信息。