Cognex的机器视觉检测系统
目录
一、绪论 1
（一）计算机视觉技术含义 1
二、概述——视觉检测的意义和任务 2
三、系统结构 2
（一）硬件结构 2
（二）软件结构 6
四、软件调试 9
（一）程序结构 9
（二）visual中的软件界面更改 10
五、结论 15
谢辞 16
参考文献： 17
一、一、绪论
（一）计算机视觉技术含义
计算机视觉，顾名思义，它的目的是分析，研究让电脑智能实现类似或比人眼更是看到了科学的研究，这是客观存在为三维立体的认识世界以及识别依靠智能计算机来实现，而是视觉技术是利用照相机和信息处理的计算机，而不是人眼分割，分类，识别，跟踪，判别函数。计算机视觉系统能够生成的信息在二维平面或为了获得“信息”3D立体图像数据的图像所需要的完整的人工智能系统。
（二）国内外发展状况
1950年代，机械工业中的一个检测项目——简单的图像处理出现，视觉检测作为一项生产流程检测机制在美国诞生了；
1960-1970年代，导弹和航天工业兴起极大的增加了人手工检测导弹等精密工业品的难度，视觉检测机开始出现；
1980年代，正方兴未艾的半导体工业也迅速迎来了机械视觉检测的应用；
1990年代，视觉检测技术得到飞速发展，因为智能相机的出现，推动了制造业的视觉应用推广；
2000年，数码相机发明并迅速普及，老式的帧式 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
抓取相机逐渐被淘汰，检测速率大大提高，视觉检测的成本大大降低；
2005年，梅特勒-托利多公司推出了世界上首台人机界面良好的视觉检测机。从此，工人在生产线上操作视觉检测设备就像操作电脑一样简单。
虽然视觉检测技术起步较早，但长期发展缓慢，大多数时期，技术的进步受限于硬件的水平。进入21世纪后长期困扰技术进步的关键因素一一解决，欧盟、美国等国家已通过法规明确规定了产品制造商应该进行的视觉检测项目及标准，国内外也有很多厂商设计出了高度智能的视觉检测解决方案。视觉检测进入发展的高峰期，越来越多的企业也开始在自己的生产流程中安装上视觉检测系统。总之，视觉检测技术和机制已经得到了广泛的推广。
这种技术最先使用领域是军用和航空方面，随着时代的发展，这种技术被逐渐完善。主要经历了以下几个阶段：首先是二十世纪50年代，计算机视觉检测技术发明的目的是分析识别二维的平面图像，当时其应用领域并不广泛，主要是航空图像的研究，包括光学字符的识别，工件的表面，特征图像的研究等。第二个阶段是二十世纪60年代，Robots利用计算机技术将抓取到的模拟图像转换成数字图像后，创新性地从简单数据中的提取出了多面体的三维结构图形，并且分析了这些图像的特点。第三个是在70年代Guzman等人提出了一些视觉应用的系统之后，及尤户教授在美国麻省理工学院人工智能实验室首次正式开设了机器视觉课程。
二、概述——视觉检测的意义和任务
视觉检测就是用相机检测代替人眼或普通传感器来做尺寸测量和特征判断。视觉检测是指通过图像采集设备（一般指工业用相机，分 CMOS 和CCD 两种类型）对被摄取目标采集图像信号，使用USB传输、无限传输或光线通信等高速传输方式传送给专用的图像处理系统，该系统再根据像素分布和亮度、颜色等信息，将普通图像转变成数字化信号；最后上位机的软件系统对这些信号运用傅里叶变换、霍夫变换等矩阵模拟运算来抽取目标的特征，进而将判别的结果反馈给系统管理员。它在检查产品缺陷和防止缺陷产品被配送到不合适的地方，因此具有代替人工检测的价值。机器视觉检测的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险环境中或人眼难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉；同时在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。
三、系统结构
如图3-1为相机检测的系统结构，从信号源头——相机开始，拥有光源和镜头支持的相机采集到可以分析的数字或模拟信号，并通过线缆传输到和电脑连接的图像采集卡中，图像采集卡再通过IO模块分配信号给数字量处理卡，数字信号卡再将数字信号输出为电脑可见的图片形式，最终电脑软件接收到采集到的完整的图片信息。
图3-1 系统结构
（一）硬件结构
1.照明
照明是影响机器视觉输入信号好坏的重要因素，它直接涉及到图像数据的质量和应用效果，从而间接影响了软件处理的结果。由于视觉照明的环境复杂多变，没有完全一致的机器视觉照明设备，所以针对每个视觉应用案例，要选择相应合适的照明装置；另外通常会采用保护罩来尽可能减少外界环境干扰，以求达到最佳的检测效果。
常用的几种光源是LED 、陶瓷金卤灯、LVD无极灯。如何使光源在相机拍摄被检测目标时保持图像色彩均匀，被测物表面无暗黑死角，是实际应用过程中急需要解决的问题。照明系统按其照射方法可分为：背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。其中，背向照明是物体放在光源和摄像机之间，它的优点是能获得高对比度的图像。前向照明是光源和摄像机位于物体的同侧，这种方式便于安装。结构光照明是将光栅或线光源等投射到物体上，适用于获得被测物的三维信息。频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上的同步拍摄方法。
本设备使用纬琅公司的照明产品。"V-light"机器视觉光源产品简介："V-Light"机器视觉光源，每一颗LED均经过严格的挑选以及质量测试，运用了灵活的基板设计，同时增加了导热材料对LED颗粒进行快速散热，有效地解决了LED机器视觉光源散热问题，延长了LED机器视觉光源的使用寿命，增加了机器视觉光源应用的稳定性。?
如图3-2和3-3为本次使用的光源的零件图。
图3-2 环形光源 图3-3 带角度方形漫射光源
2.镜头
镜头的选择是检测输入信号的质量保证，因此镜头需根据具体的生产环境，面向产品的具体检测特征选择。
FOV（Field of Vision）=所需分辨率*亚象素*相机尺寸/PRTM（零件测量公差比）镜头选择应注意：①焦距在②目标高度 ③影像高度 ④放大倍数 ⑤影像至目标的距离 ⑥中心点 /节点的定位⑦畸变的应对方法
视觉检测中如何确定镜头的焦距
为特定的应用场合选择合适的工业镜头时必须考虑以下因素：
视野 - 被成像区域的大小。
GigE视觉采集 FireWire USB 2.0 (via manufacturer driver)
?每个相机充当一个板卡 ? 每个相机充当一个板卡 ? 每个相机充当一个板卡
“直接连接”技术 – 同FireWire相似 根据1394 DCAM的版本，FireWire有两个不同的带宽速率 ? 60 MB/s 的封顶速度值
一、绪论 1
（一）计算机视觉技术含义 1
二、概述——视觉检测的意义和任务 2
三、系统结构 2
（一）硬件结构 2
（二）软件结构 6
四、软件调试 9
（一）程序结构 9
（二）visual中的软件界面更改 10
五、结论 15
谢辞 16
参考文献： 17
一、一、绪论
（一）计算机视觉技术含义
计算机视觉，顾名思义，它的目的是分析，研究让电脑智能实现类似或比人眼更是看到了科学的研究，这是客观存在为三维立体的认识世界以及识别依靠智能计算机来实现，而是视觉技术是利用照相机和信息处理的计算机，而不是人眼分割，分类，识别，跟踪，判别函数。计算机视觉系统能够生成的信息在二维平面或为了获得“信息”3D立体图像数据的图像所需要的完整的人工智能系统。
（二）国内外发展状况
1950年代，机械工业中的一个检测项目——简单的图像处理出现，视觉检测作为一项生产流程检测机制在美国诞生了；
1960-1970年代，导弹和航天工业兴起极大的增加了人手工检测导弹等精密工业品的难度，视觉检测机开始出现；
1980年代，正方兴未艾的半导体工业也迅速迎来了机械视觉检测的应用；
1990年代，视觉检测技术得到飞速发展，因为智能相机的出现，推动了制造业的视觉应用推广；
2000年，数码相机发明并迅速普及，老式的帧式 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
抓取相机逐渐被淘汰，检测速率大大提高，视觉检测的成本大大降低；
2005年，梅特勒-托利多公司推出了世界上首台人机界面良好的视觉检测机。从此，工人在生产线上操作视觉检测设备就像操作电脑一样简单。
虽然视觉检测技术起步较早，但长期发展缓慢，大多数时期，技术的进步受限于硬件的水平。进入21世纪后长期困扰技术进步的关键因素一一解决，欧盟、美国等国家已通过法规明确规定了产品制造商应该进行的视觉检测项目及标准，国内外也有很多厂商设计出了高度智能的视觉检测解决方案。视觉检测进入发展的高峰期，越来越多的企业也开始在自己的生产流程中安装上视觉检测系统。总之，视觉检测技术和机制已经得到了广泛的推广。
这种技术最先使用领域是军用和航空方面，随着时代的发展，这种技术被逐渐完善。主要经历了以下几个阶段：首先是二十世纪50年代，计算机视觉检测技术发明的目的是分析识别二维的平面图像，当时其应用领域并不广泛，主要是航空图像的研究，包括光学字符的识别，工件的表面，特征图像的研究等。第二个阶段是二十世纪60年代，Robots利用计算机技术将抓取到的模拟图像转换成数字图像后，创新性地从简单数据中的提取出了多面体的三维结构图形，并且分析了这些图像的特点。第三个是在70年代Guzman等人提出了一些视觉应用的系统之后，及尤户教授在美国麻省理工学院人工智能实验室首次正式开设了机器视觉课程。
二、概述——视觉检测的意义和任务
视觉检测就是用相机检测代替人眼或普通传感器来做尺寸测量和特征判断。视觉检测是指通过图像采集设备（一般指工业用相机，分 CMOS 和CCD 两种类型）对被摄取目标采集图像信号，使用USB传输、无限传输或光线通信等高速传输方式传送给专用的图像处理系统，该系统再根据像素分布和亮度、颜色等信息，将普通图像转变成数字化信号；最后上位机的软件系统对这些信号运用傅里叶变换、霍夫变换等矩阵模拟运算来抽取目标的特征，进而将判别的结果反馈给系统管理员。它在检查产品缺陷和防止缺陷产品被配送到不合适的地方，因此具有代替人工检测的价值。机器视觉检测的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险环境中或人眼难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉；同时在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。
三、系统结构
如图3-1为相机检测的系统结构，从信号源头——相机开始，拥有光源和镜头支持的相机采集到可以分析的数字或模拟信号，并通过线缆传输到和电脑连接的图像采集卡中，图像采集卡再通过IO模块分配信号给数字量处理卡，数字信号卡再将数字信号输出为电脑可见的图片形式，最终电脑软件接收到采集到的完整的图片信息。
图3-1 系统结构
（一）硬件结构
1.照明
照明是影响机器视觉输入信号好坏的重要因素，它直接涉及到图像数据的质量和应用效果，从而间接影响了软件处理的结果。由于视觉照明的环境复杂多变，没有完全一致的机器视觉照明设备，所以针对每个视觉应用案例，要选择相应合适的照明装置；另外通常会采用保护罩来尽可能减少外界环境干扰，以求达到最佳的检测效果。
常用的几种光源是LED 、陶瓷金卤灯、LVD无极灯。如何使光源在相机拍摄被检测目标时保持图像色彩均匀，被测物表面无暗黑死角，是实际应用过程中急需要解决的问题。照明系统按其照射方法可分为：背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。其中，背向照明是物体放在光源和摄像机之间，它的优点是能获得高对比度的图像。前向照明是光源和摄像机位于物体的同侧，这种方式便于安装。结构光照明是将光栅或线光源等投射到物体上，适用于获得被测物的三维信息。频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上的同步拍摄方法。
本设备使用纬琅公司的照明产品。"V-light"机器视觉光源产品简介："V-Light"机器视觉光源，每一颗LED均经过严格的挑选以及质量测试，运用了灵活的基板设计，同时增加了导热材料对LED颗粒进行快速散热，有效地解决了LED机器视觉光源散热问题，延长了LED机器视觉光源的使用寿命，增加了机器视觉光源应用的稳定性。?
如图3-2和3-3为本次使用的光源的零件图。
图3-2 环形光源 图3-3 带角度方形漫射光源
2.镜头
镜头的选择是检测输入信号的质量保证，因此镜头需根据具体的生产环境，面向产品的具体检测特征选择。
FOV（Field of Vision）=所需分辨率*亚象素*相机尺寸/PRTM（零件测量公差比）镜头选择应注意：①焦距在②目标高度 ③影像高度 ④放大倍数 ⑤影像至目标的距离 ⑥中心点 /节点的定位⑦畸变的应对方法
视觉检测中如何确定镜头的焦距
为特定的应用场合选择合适的工业镜头时必须考虑以下因素：
视野 - 被成像区域的大小。
GigE视觉采集 FireWire USB 2.0 (via manufacturer driver)
?每个相机充当一个板卡 ? 每个相机充当一个板卡 ? 每个相机充当一个板卡
“直接连接”技术 – 同FireWire相似 根据1394 DCAM的版本，FireWire有两个不同的带宽速率 ? 60 MB/s 的封顶速度值
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