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機器視覺進行精密測量影響精度的因素有哪些?

精度測量取決于分辨率 

在机械视觉丈量中提供高精度和低不确定度的决定性因素是获取的图像的分辨率。在这种情况下,术语分辨率 (或图像分辨率)意味着以实际单元的单个像素的巨细。简而言之,如果一个摄像机传感器在水平偏向上包罗1000个像素,而且接纳光学器件来获取笼罩真实世界场景中1英寸宽的区域的图像,则单个像素将代表0.001“。请注意,这是相机制造商或分析软件不会改变的基本指标。 


一個特定的應用法式有几多像素就足夠了? 


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作为一种权衡尺度,机械视觉系统中最小的丈量单元(稍后提到的一些例外情况)就是单个像素。与任何丈量系统一样,为了进行可重复和可靠的丈量,必须使用最小丈量单元(作为一般经验规则)为所需丈量公差带的十分之一的丈量仪。在刚描述的例子中,可以预计系统提供约莫+/- 0.005“的精确度丈量(0.01”的公差带,十倍仪表单元)。 


工程師首先使用機器視覺進行測量往往嚴重低估了達到理想水平的測量精度不確定性所需的像素數量。事實上,它可能需要多台攝像機,專業攝像機(如線掃描成像儀)或單個部件的多個視圖來達到指定檢測容差所需的分辨率。 


如果需要,展開解決方案 

有時候,我們可以用數學要领在成像系統中擠出額外的分辨率,使用算法來報告亞像素重複性的特征。一些例子是灰度邊緣分析,幾何或相關搜索,圓形或線條擬合等回歸,以及某些情況下的連通性。如果可以通過使用這些工具來考慮子像素結果,則如前所述,最小的測量單位可以小于單個像素。請注意,由供應商提供的子像素能力估計值只是這個估計值,通常用于最好的成像,光學和部件体现。請謹慎使用任意子像素期望值作爲指定系統測量功效的決定性因素。用實際零件和圖像測試系統,以經驗確定子像素的能力。 


使用高分辨率光學元件 

成像是光学和照明的功效(我们将在后面讨论,部门介绍)。对于大多数应用,所使用的唯一光学器件将是透镜组件,但是选择该透镜对于怀抱应用是至关重要的。除了向传感器提供适当的真实世界尺寸的图像之外,为了计量,镜头必须尽可能精确地再现图像而不失真。此外,镜头也具有分辨率怀抱尺度,其通常被指定为每mm或者每英寸的线对(lp / mm,lp / in),而且通过扩展可以具有用于MTF(调制转换函数)的规格或者更简朴地具有能力在高lp / mm的情况下发生高对比度的镜头。像素数越高,这些镜头指标越重要。确保指定的光学元件是为机械视觉应用设计的高质量,高分辨率産品。 


遠心鏡頭在許多情況下對測量應用很是有用。遠心鏡頭使用光學組合來實際消除由圖像中的視差引起的所有失真。其結果是幾乎所有圖像都與傳感器平行的圖像。平面幾何關系(在圖像平面中)完全保留,使測量越发直接和直接。一如既往,在規範之前測試成像。 


對于需要很是小視場(例如小于幾毫米)的應用,請考慮使用專門爲機器視覺制造的顯微鏡光學元件和/或高倍率光學元件。這些可從許多供應商處獲得。不建議使用擴展器或附加放大倍率將標准光學元件推至更高倍率。 


關于照明和部件特征以及展示的以下想法。 


選擇正確的照明 

在計量學中,照明的選擇可能起關鍵作用。不幸的是,沒有具體的規則可以應用于照明。盡管在生産線上實現自動化背光的物理實現可能是一個挑戰,但許多計量應用都受益于背光照明(如下所述,部门展示)。正面照明可能會突出顯示必須標識以進行測量的特征邊緣。考慮使用低角度或結構化的照明來突出低對比度的特點。當試圖測量很是小的特征(例如分辨率低于0.001mm)時,可以使用長波長的顔色,例如藍色或紫色來提高對比度。如果零件處于運動狀態(纵然不是),請考慮使LED照明器頻閃以獲得最佳強度和燈泡壽命。 


在所有情況下,乐成的機器視覺照明都需要在實驗室和地板上進行實驗,以確保選擇正確的組件。 


注意零件特征 

给定特定照明技术的照相机的光学系统可见的特征通常不具有用于机械视觉工具的相同特征,可以在零件印刷上指定或使用手动丈量仪来丈量。例如,丈量直径较小但相当深的通孔的直径 - 高精度和低不确定性。如果使用前部照明,则只会丈量孔的顶部边缘。如果期望的检查是模仿插入量规,这可能是不行接受的。另一方面,如果使用背光,由于孔的深度,光学器件不行能“平均”图像中的整个孔。更有可能的是,光学器件将集中在钻孔顶部,底部,中部的某一深度处,而且这个结果可能不是所期望的。仔细选择照明,光学和算法,以确保丈量商定的外貌。了解在许多情况下,出于上述原因,在线非接触机械视觉丈量不会完全重复物理丈量设备。 


進行精確測量 

被檢測的部件必須重複呈現。在離線設置中,成像,光學,分辨率和算法可能都是完美的,但是您發現在線測量的可重複性和可靠性很差。通常情況下,部门呈現纷歧致。有時候,部门演示甚至可能無法實現某種怀抱。以例如前面描述的小而深的鑽孔爲例。當該孔的外貌垂直于透鏡時,圖像直接從孔的深處取下,可以乐成測量。但是,如果零件稍微傾斜,那麽這樣的孔可以明顯地變成橢圓形,或者如果是背光,則會被完全遮蔽。對于非接觸式測量的成像,首先必須減輕所有可能的零件体现變化,然後理解在任何情況下,零件体现都將對測量中的一些疊加誤差負責。在確定和指定分辨率,光學和照明時考慮到這一點。 


文章來源:新機器視覺(*如有版權問題請聯系後台,將在24小時內刪除文章)

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