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智能相机

工业智能相机(NI VISION )

产品说明

交互式可配置视觉软件

用于自动检测的NI视觉生成器 (NI Vision Builder)

1.从各类相机 (其中包括: IEEE 1394和千兆以太网式Vision Camera)上, 获取、保存并显示图

2.像

3.无需编程,即可对目标进行查找、计数、测量、识别与分类

4.在一种交互的基于菜单的环境中开发机器视觉应用

与工业设备 (例如: 带有内置工业协议的PLC和HMI)进行交流

使用NI 自动检测(AI)视觉生成器,无需编程,即可为配置、校准和部署完备的机器视觉应用,提供可配置的开发环境。您能使用内置的配置接口快速实现检测、引导和识别应用。通过该软件,你还能通过数字I/O、串口或是以太网协议,设置复杂的通过/失败决策、交流检测结果。视觉生成器的自动检测(AI)中包括了NI 视觉采集软件。这套驱动器和工具能够从NI 任意的帧接收器、千兆以太网Vision Camera 或者IEEE 1394 相机处,获取、显示和保存图像。

机器视觉软件

1.通过交互式、可配置的软件或强大的程序库创建应用

2.与数据采集和运动控制设备集成

3.NI-IMAQ 驱动软件使配置和维护更简单

4.可从LabVIEW、LabWindows/CVI、C、C++和Visual Basic中调用超过200个函数

具有可配置、可编程、实时和嵌入式机器视觉的功能

National Instruments 视觉软件产品具有机器视觉应用的众多优势。若想无须编程即可创建、校准并部署一个视觉应用程序,请选择用于自动检测的视觉生成器(Vision Builder for Automated Inspection)。若您的机器视觉应用需要强大的程序库,视觉开发模块可为您缩短的开发周期,节省您的时间和金钱。 IEEE 1394 接口的NI-IMAQ 是一个驱动软件,可用于从火线(Firewire)接口相机采集图像并将其应用到LabVIEW、LabWindows/CVI 或Measurement Studio 程序中。

NI机器视觉软硬件产品可用于解决各种各样的应用问题,从汽车零部件检测,到医药产品包装校验等,不尽相同。对于工业应用来说,选择NI Compact Vision System可以比三个智能摄像头提供更强大的功能;对于PCI或PXI平台的应用来说,可以使用模拟的、电子的、摄像头连接的或FireWire摄像头的帧采集(Frame Grabber)。在机器视觉应用程序开发方面,有两种软件可供选择。非程序员们可以使用Vision Builder即可轻松地快速配置他们的视觉应用方案。此外,NI Vision Development Module(NI视觉开发模块)提供200多种图像采集与科学图像处理函数,可用在诸如LabVIEW、LabWindows/CVI,C++及Visual Basic等编程环境中。这两个软件都包含用于模式匹配、OCR、颜色匹配、标定及边缘探测的各种工具。

建立一套图像采集方案必备的设备有:图像采集硬件、驱动软件和应用软件。硬件可提供图像

捕获、定时和控制功能;驱动软件通过一个标准的API接口对硬件进行操作;应用软件可以将硬件和驱动软件结合到特定应用的解决方案中,并大大缩短开发时间。

应用方案:

采用NI 公司的功能强大图像处理软件包IMAQVision 和高性能的图像采集卡,并选配合适的光源、摄像机、镜头和XY 平移台,用LabVIEW 开发能满足实际生产需要的工业视觉检测系统。

介绍:由于手机的设计越来越精巧,手机接口电路板组件生产对装配精度的标准也不断提高。如果用人工方式检验装配质量就需要多台价格不菲的测量投影仪,而且检测速度仍然无法满足较大规模生产的要求。利用NI 公司先进的计算机视觉技术开发的视觉检测系统能对接口电路板组件中多个连结器的相对位置及其内部零件尺寸等参数进行自动检测,并具有测量准确、快速、扩展性强和性价比高等特点。该系统已应用于某世界著名品牌手机接口部件的生产线上。

系统的组成

本系统组成的结构框图如图 1 所示,系统采用了光强稳定的高频荧光灯和焦距为55mm 的远心镜头( telecentriclens),这种镜头的畸变特别小。此外,系统配置了JVC公司的TK-S350 型黑白摄像机( 753?582 )和NI 公司的PCI-1409 黑白和彩色图像采集卡。PC采用工业计算机(PIII/850),XY 电控平移台的重复定位精度为3 m,行程为200 200mm,最高速度为40mm/S。

检测方法

检测系统的任务是对手机接口电路板组件(以下简称接口组件)中的3 个连接器的特定位置的几何尺寸进行测量,其中包括连接器与印刷电路板(PCB)底板的相对位置,连接器之间的间距,以及连接器内部零件的尺寸和间距等共24 个参数,检验连接器装配精度是否符合标准和内部零件(如触点簧片)是否被碰歪等质量问题。系统检测的手机接口组件尺寸比较小,大约是28 10mm。接口组件是以30 个(10 行 3 列)为一组组装在一块PCB上,检测之后才把它们分割开来。实际上,在一个测试周期内要完成两块PCB 上总共60 个接口组件的自动连续检测,其中一块PCB测正面,而另一块PCB测反面。为了能达到足够的测量精度,一个接口组件分左、右两次拍摄,拍摄时电控平移台要暂停,以保证拍摄图像清晰。检测系统应用程序主要是利用边缘检测的方法测出检测点的坐标值,然后对相关的坐标值进行简单运算便可得到测量的结果,

其中的关键是要能准确找到检测点。

系统主要功能

(1)一个测试周期内自动连续检测60 个接口组件(以单面检测计);

(2)系统自动标定;

(3)可调节每组检测线的起始位置和画线方向;

(4)可调节每个检测位置的对比度阀值;

(5)可调节一组检测线的测线数量和线间距离,并能利用数字滤波技术减少测量误差;

(6)以直观的LED矩阵方式显示一个测试周期的结果,使合格品和不合格品一目了然;

(7)测量误差自动修正;

(8)检测结果进行累积统计,测量数据生成记录文件。

系统主要技术指标

(1)检测范围:200 200mm;

(2)单次检测的面积:12 10mm;

(3)系统测量分辨率:5 m;

(4)系统测量误差:小于25 m;

(5)检测速度:①单幅图像处理时间为200ms,②一块PCB板的检测时间为1 分钟。由于电控平移台的

速度不太高,检测时间实际上大部份消耗在平移台的走位和为拍摄图像的暂停上,图像处理基本上是在电控平移台走位的过程中完成。

光源的配置

由于接口组件的结构较复杂,使得光源的配置比较困难。为了使检测部分的特征从复杂背景中凸显出来,采过很多种方案进行反复的试验,包括自制LED光源;而最终的方案是在三个不同的位置上分别设置光源:①正面光源,在PCB 上方设置环形光管,为接口组件的检测位置提供适度的正面照明;②背面光源,用于透射PCB,加强PCB 与连接器之间的对比度,为了让光照均匀,加设了乳白色的散射塑料薄板;③侧面光源,垂直照射在连接器的一组金属触点簧片(与水平面成30 度夹角)上,使之反光,并与周围背景形成明显的反差(见图1)。光源的稳定性对图像的质量也有影响,系统采用的是光强相当稳定的高频荧光灯。此外,还加设了遮蔽罩,以减少环境光变化所造成的影响。

系统的标定

图像处理通常是以象素为单位进行计量的,为了将象素为单位的测量结果与标准尺寸(公制单位)作比较,同时也为了方便用户查阅数据,需将测量结果转换成以毫米为单位的实际长度,也就是做标定工作。在安装接口组件PCB的夹具。

视觉导向机器人

1. 背景

本文是“用于DENSO的ImagingLab Robotics库参考指南”的一部分,并且假设您已经熟悉该库的基本使用方法。如果需要回顾这些主题或阅读该机器人库的介绍,请点击上文的参考指南的链接。

2. 标定

机器视觉系统和机器人之间的桥梁是共享的坐标系。机器视觉系统定位相应部位并将位置汇报给机器人,但是要指导机器人移动到该位置,系统必须将坐标转换为机器人可以接受的单位。标定可以让机器视觉系统可以用实际世界的单位(例如毫米)报告位置,而这正是机器人的笛卡儿坐标系所使用的单位。标定的常见方法是使用点网格。要获得关于图像标定的进一步的信息,请参阅“NI视觉概念手册”。您可以使用点网格对机器视觉系统进行标定,还可以对带有机器视觉系统的机器人进行标定。在标定机器视觉系统时,您必须选择原点定义x-y平面。通常选择位于角落的点作为原点,然后选择行或列作为x轴。

为机器人创建坐标系的方法是相似的,因此您使用机器视觉系统的标定网络的原点作为机器人的原点。方法很简单,只要将机器人移动到该点,将该位置存储为机器人控制器上的位置变量,在x轴和y轴中移动机器人,将这些位置作为位置变量进行存储。您可以使用LabVIEW或DENSO的教学模式存储这些位置变量。完成这些之后,您可以使用DENSO的教学模式根据先前所存储的三个位置变量自动计算坐标系或工作区域。要使用DENSO的教学模式的自动计算工具,从主屏幕选择手臂>>附加功能>>工作>>自动计算。在打开的自动计算菜单中,只需选择之前存储的原点、x轴和x-y平面相应的位置变量即可。在自动计算完成并且将最近创建的工作设为当前使用的工作之后,您可以直接将已标定的机器视觉系统位置直接输入到机器人的笛卡儿移动VI中。参阅图10的传递这些坐标的简单示例。这些直接输入到机器人移动VI的参数还包括匹配角度,它是机器视觉系统几何模式匹配结果的输出。其他的标定方法还可以直接输入坐标系统参数,而不是使用教学模式内建的自动计算功能。您可以用DENSO教学模式或LabVIEW完成该标定。参阅DENSO手册了解关于机器人标定方法的更多信息。

3. 相对运动和绝对运动

在大多数情况下,相机相对机器人而言处于固定位置,这也就意味着当您完成了机器人和机器视觉系统的标定之后,您可以使用机器视觉代码将标定位置输出直接输入到机器人运动VI中,这里我们使用了绝对运动。在其他情况下,您可以将相机固定在机器人末端的工具或是其他移动设备上。因为相机的视角会不断变化,您必须根据视角进行标定更新或是使用相对运动。如果使用相对运动,目标位置是以相对于当前位置的偏移量给出的,例如相机要求目标位于每次采集的帧中央。如果目标偏离中央,图像发出指令让机器人移动相应的距离直到目标处于中央位置。在固定相机提供绝对运动达到部件附近或移动到集合区域的情况下,您还可以使用混和系统。使用第二个相机得到到达目标位置的精确指导。

4. 并行处理

用于DENSO的ImagingLab Robotics库包含顺序执行API,可以按照程序编写的顺序执行,但是在许多应用中,机器人控制代码不一定是唯一需要执行的代码。机器视觉采集和处理、HMI与人机界面、警报管理、供给设备控制以及其他通信程序都是需要和机器人控制程序并行运行的任务。LabVIEW具有许多体系结构,可以管理多个任务,例如主—从体系结构或生产者—消费者体系结构,您可以根据特定的应用选择一个体系结构。在视觉导向机器人的应用中,图像采集与处理并不需要与机器人指令顺次执行,所以我们可以使用并行处理体系结构让这些功能同时运行,这样因为机器人无需在移动前等待机器视觉代码运行完毕,所以机器人的移动可以更加的连续和顺畅。机器人移出可视区域之后,在之前部件装配完毕或移动到目标位置的同时,您可以采集新的图像并进行相应的几何模式匹配和检测。因此,当之前的部件放置完毕之后,新部件的位置已经就绪,可以发送到机器人运动VI中。下图是实现机器视觉代码与机器人VI并行运行的流程图示例。

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