1设计思路与硬件组成 考虑到加工后的电池夹是通过传送带运输的，在传输过程中电池夹彼此之间有一定的间隔。那么只需在传送带上附加一些必要的装置就可以构成一套在线实时检测系统。本系统的硬件组成如所示，系统采用了光强稳定的高频环形荧光灯，焦距为514～6418 mm的SON YDFW2VL500 CCD摄像头，这样，高频环形荧光灯会产生合适的照度，使得电池夹与背景间的轮廓清晰，DFW2VL500 CCD摄像头垂直安装在传送带的正上方，可以通过软件或硬件调整摄像头焦距，系统采用P4计算机以提高处理速度，控制器用来剔除不合格的产品，由RS232接口控制，为了减少花费，系统采用计算机自带的1394接口。 2图像处理 能否得到良好的图像直接关系到系统的性能，摄像头是一种复杂的光电设备，容易受工作环境的电磁干扰，具有较强的电子噪声，这样，它观察到的图像都被一些随机噪声源污染，产生畸变。因此，对图像进行预处理是非常必要的，其目的就是要恢复真实图像。常用方法有平均滤波、平滑处理、局部增强等。 211平均滤波 即通过对传送带（http://www.eshusong.com/ypnew_view.asp?id=732" 滚筒输送机简介 ）上的单个产品拍摄多幅图像，然后将多幅图像求平均值来达到降噪的目的。假定我们有由M幅图像组成的一个集合，图像的形式可用式（1）表示： D i（ x ， y） = S （ x ， y） + N i（ x ， y）（1） 式中：S （ x ， y）为感兴趣的理想图像， N i（ x ， y）为电子噪声所产生的噪声图像。 求平均值后，可得到式（2） ：D（ x ， y） = 1 M∑M i = 1 < S （ x ， y） + N i（ x ， y） >（2）图像的静止部分不会改变，图像中每一点的平方信噪比提高了M倍，即：P（ x ， y） = M 2 S 2（ x ， y）M E{ N 2（ x ， y） } = M P （ x ， y）（3） 212平滑处理 其主要目的是为了减少噪声，一般采用邻域平均的办法，即对图像中的每个像素点取邻域，假定N×N个像素的1幅图像经过平滑处理，处理后得到1幅新的图像g（ x ， y）。 g（ x ， y） =∑（ m ， n）∈s f （ m ， n）M式中：M为像素点的数目， S是（ x ， y）点邻域范围内点的集合。邻域的选择不能过大，否则将加重模糊化程度。 213局部增强 经过平滑处理后的图像局部的对比不再强烈，会对后续的识别产生影响，为了解决这个问题，需要根据所关心的局部区域特性来计算或转移函数，并将这些函数用于所关心的局部区域，以得到所需相应的增强效果，在时域内主要方法为直方图均衡。 若一幅数字图像灰度等级为M ，各像素灰度值为γK， k =（0，1，2，3，… ， M - 1） ，灰度值的概率估计：P r（ k）= n k / n， k =（0，1，2，3，… ， M - 1） ， n k是灰度值为K的像素点数， n是像素点总数。直方图均衡就要使它线性化，使含有像素多的几个灰度级间隔被拉大，压缩像素少的几个灰度级，从而增大视觉接受的信息量。 214边缘检测 如果一个像素落在图像中某一个物体的边界上，那么它的邻域将成为一个灰度级变化的带。对这种变化最有用的2个特征是灰度的变化率和方向，他们分别以梯度向量的幅度和方向来表示。可由式（4）检测边缘： g（ x ， y） = { < f （ x ， y） - f （ x + 1， y + 1） > 2 + < f （ x + 1， y） - f （ x ， y + 1） > 2 } 1 2（4）式中f （ x ， y）是具有整数像素坐标的输入图像，其中的平方根运算使该处理类似于人类视觉系统中发生的过程。 3测量过程 在检测过程中，摄像头可以安装在环境中的任何位置，可以在环境中选择一个基准坐标系来描述摄像头的位置，并用它描述环境中任何物体的位置，该坐标系称为世界坐标系。摄像头定标的任务就是确定摄像头成像与被测体之间的几何关系。一般采用一个加工精度很高的物体实现摄像头定标，主要由式（5）求出投影矩阵M： Z ci u i v i 1 = m 11 m 12 m 13 m 14 m 21 m 22 m 23 m 24 m 31 m 32 m 33 m 34 X w i Y w i Z w i 1（5）式中（ X w i， Y w i， Z w i，1）为空间第i个点的坐标， （ u i， v i，1）为第i个点的图像坐标， m ij为投影矩阵M的第i行第j列元素，求出M矩阵后，可以求出摄像头的全部内外参数。进而可以测得物体的实际尺寸。 当传送带把电池夹输送到图像采集区时，摄像头开始工作，采集图像，连续采集3幅图像，储存在计算机内存中，然后作平均滤波和平滑处理以减少噪声，作局部增强处理突出局部特征，在检测过程中，首先根据电池夹的形状特征确定一个直角坐标系，再以这个坐标系确定待测部位的位置，待测部位包括对边长度尺寸、大孔直径和2个小孔直径尺寸，为本系统对电池夹的待测部位的识别情况。在LabVIEW的IMAQ Vi2 sion软件包中，有水平（或垂直）边界识别和圆边界识别的控件，我们可以在程序中直接调用该控件，得到每个待测部位的以像素值为单位的尺寸，然后根据摄像头的内外参数得到待测部位的实际尺寸，再将各部分的实际尺寸与要求的尺寸公差相比较，如果有不合格的工件，则启动控制器剔除它。 4程序实现 基于以上测量过程，采用LabVIEW为开发平台。LabVIEW使用“所见即所得”的可视化技术建立人机界面，针对测试测量和过程控制领域，该软件提供了虚拟仪器面板上所必须的大量显示或控制对象，如表头、旋钮、图表等，用户还可以方便地将现有控制对象修改成适合自己工作领域的控制对象。 本系统还使用了NI公司的IMAQ Vision软件包，该软件包是在LabVIEW中加入了机器视觉和图像处理的功能。可用来高效地完成灰度、彩色以及二值图像的显示、处理（统计、滤波和几何变换）、形状匹配、斑点分析、计算和测量等，该软件包可用于工厂和实验室里需要高可靠性、高速的视觉系统的自动化操作中，因此，使用IMAQ Vision软件包能加快应用程序开发速度。 该系统的用户界面如所示，通过用户界面，用户可以直观地掌握电池夹各部分尺寸测量情况。 5数据对比与结语 摄像头定标后，用数显游标卡尺随机测1组数据和视觉检测系统测得数据相互对比，见1. 由1可以看出，单次测量时与数显游标卡尺测得结果相差不超过01004 mm ，运用本系统进行50次测量时，与数显游标卡尺测得结果比较，得到样本误差均值为01002 4 mm ，样本方差为01001 18 ，可见大量测量时可以很好地满足该零件测量精度要求。 经过测试，对于单次测量，图像采集、处理与判断的时间总共耗时不超过240 ms ，可完全满足对测量速度的要求。同时，利用虚拟仪器开发平台来完成视觉检测系统的开发，充分发挥了虚拟仪器技术功能强大、扩展性强等特点。利用了LabVIEW的开放性，高度的编程灵活性和良好的界面，使高级复杂的应用开发变得简单，节省了开发所应支付的费用，提高了系统的性价比，因此可以说，基于虚拟仪器的实时图像视觉系统的开发成功，必然会在测试测量与控制领域拓展出宽广的应用前景。 来源:http://www.edianchi.com/news/html/Tech/9421.html
