平滑表面的質(zhì)量控制測量
在很多工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，混合激光攝像頭技術(shù)是表面測量應(yīng)用的理想技術(shù)。激光光束以特定角度照射到物體表面，通過攝像頭對其進行檢測。
Todd Belt
很多工業(yè)領(lǐng)域都要求對表面進行測量，激光攝像頭混合技術(shù)值得一試。攝像頭檢測投射到物體上的激光束，然后通過三角計算確定高度和寬度，很多工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用要求無縫、凹槽和凸起的光滑密封表面。這些工業(yè)領(lǐng)域包括玻璃、金屬加工、塑料、輪胎、汽車、航空航天甚至高速公路建設(shè)。為了滿足這些不同領(lǐng)域的需求，質(zhì)量檢測和基于測量結(jié)果進行的過程控制起到了關(guān)鍵的作用。
過去，激光、機械測量設(shè)備甚至楔子都被用來檢測質(zhì)量，通常這些只能進行點測。根據(jù)應(yīng)用的不同，100%檢測太慢了，而且需要大量的固定資產(chǎn)投資。例如輪廓掃描儀以前非常昂貴，而且被掃描單元通常無法編譯掃描儀輸出的所有數(shù)據(jù)。通常都需要自行開發(fā)接口和HMI，這樣一來成本就更高了。如果企業(yè)希望獲取這些數(shù)據(jù)并將其繪制成圖用于過程控制目的，那么就必須開發(fā)數(shù)據(jù)庫。
很多企業(yè)都要求對其生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量進行確認。汽車車身面板在放置到車輛上時可以進行縫隙和表面平整度測量以實現(xiàn)質(zhì)量控制，或者針對每一臺車輛進行點測量。用戶不希望有泄漏，為了防止泄露，必須測量膠體的厚度�；旌霞夹g(shù)改善了檢測過程和產(chǎn)品質(zhì)量。
激光攝像頭混合技術(shù)使用攝像頭檢測以特定角度投射到物體上的激光光束。通過三角運算確定高度和寬度信息。相關(guān)應(yīng)用包括測量路基的深度，可以日夜不停地以高速公路行車速度測量寬達4.2米的幅面。
下一代產(chǎn)品：可視機器人
視覺伺服控制：用于機器人或者設(shè)備的視覺向?qū)Ы缑嬉材軌虮挥脕韺崿F(xiàn)在線零部件檢測，提升傳統(tǒng)反饋系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量。
Carlton Heard
機器人和自動化設(shè)備能夠使用視覺伺服控制來實現(xiàn)機器人向?qū)�，改善運動控制并提升產(chǎn)品質(zhì)量，同時還能夠替代傳統(tǒng)的反饋系統(tǒng)。視覺向?qū)C器人是視覺技術(shù)在機器人領(lǐng)域最常見的應(yīng)用之一。這種技術(shù)一直以來被用于工廠生產(chǎn)、裝配和物料夾持，攝像頭獲取圖像，定位零部件和動作終點，然后將坐標發(fā)送給機器人以實現(xiàn)特定的功能，例如夾起一個零部件。
在這些應(yīng)用中整合視覺技術(shù)能夠提升設(shè)備的智能性和靈活性。同樣的一臺設(shè)備能夠完成多重任務(wù)，因為它能夠識別零部件，并根據(jù)不同情況做出相應(yīng)調(diào)整。使用機器視覺向?qū)У暮锰幘褪沁@些圖像還可以用來實現(xiàn)在線零部件檢測，以提升產(chǎn)品質(zhì)量。
如果運動部件要求超高的精度，例如攝像頭或者運動系統(tǒng)，那么這種解決方案會十分昂貴。某些視覺向?qū)C器人系統(tǒng)在任務(wù)的開始使用一張圖像，沒有反饋來處理后期的微小誤差，視覺伺服控制能夠解決這個挑戰(zhàn)。攝像頭固定在機器人上或者臨近機器人安裝，它能提供連續(xù)的視覺反饋，校正運動中的微小誤差。在控制回路中使用圖像處理技術(shù)，圖像信息可以取代傳統(tǒng)的反饋機制（編碼器），能夠完成直接伺服控制任務(wù)。
自主式機器人的興起
直接伺服控制提升了應(yīng)用的高速性能，例如激光指向和半導(dǎo)體加工等需要進行高速控制的工藝過程。機器人使用的可視化與工業(yè)應(yīng)用中所使用的一樣，而且在包括移動機器人在內(nèi)的嵌入式領(lǐng)域中這種技術(shù)越來越流行。應(yīng)用包括在醫(yī)院大廳內(nèi)使用的服務(wù)機器人，它能夠在醫(yī)生和護士短缺的情況下緩解醫(yī)療保健系統(tǒng)的成本壓力，還包括耕地中使用的自動拖拉機，它能夠提高播種和收割效率。
幾乎每一臺自主移動機器人都需要配備精密的圖像功能，從障礙躲避到視覺仿真定位和導(dǎo)航。在未來十年內(nèi)，自主式機器人所使用的視覺系統(tǒng)將在數(shù)量上超過固定基座的機器人手臂。
3D視覺技術(shù)能夠幫助機器人進一步理解周圍環(huán)境，而且3D成像技術(shù)在傳感器、照明和嵌入式處理技術(shù)中獲得了大跨步的前進。3D視覺技術(shù)在各種各樣的應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，從視覺向?qū)C器人箱體夾持到高精度的計量應(yīng)用再到移動機器人領(lǐng)域。新型的處理器能夠處理大量的數(shù)據(jù)和復(fù)雜的算法，提取深層次信息并快速做出決定。
移動機器人使用這些深層次信息來測量障礙物的尺寸和距離，用于實現(xiàn)精確的路徑規(guī)劃和障礙躲避。立體視覺系統(tǒng)能夠提供豐富的3D信息，用來實現(xiàn)導(dǎo)航應(yīng)用并在照明不斷變化的環(huán)境中良好地運作。立體視覺技術(shù)使用兩個或者更多個攝像頭來觀察同一個物體，通過兩幅圖片的對比，可以計算出視差和景深信息。
其他應(yīng)用還要求額外的處理器性能，在醫(yī)藥行業(yè)中，機器人外科手術(shù)和激光控制系統(tǒng)正在與圖形向?qū)Ъ夹g(shù)緊密結(jié)合。對于這些高性能的視覺應(yīng)用，現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）被用來管理圖像處理或者使用圖像信息作為高速控制應(yīng)用中的反饋信息。
工業(yè)和民用領(lǐng)域內(nèi)的機械和機器人有了視覺技術(shù)后正在變得更加智能化。嵌入式視覺聯(lián)盟（EVA）構(gòu)建了一系列技術(shù)供應(yīng)商的伙伴關(guān)系，設(shè)計人員可以更加容易地整合嵌入式視覺技術(shù)。
通過3D視覺系統(tǒng)完成繩索磨損分析3D成像技術(shù)可以被用來評判繩索和電纜質(zhì)量，測量線隙和直徑CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，識別繩索表面的損傷和磨損類型，以超越當今方法的卓越的精度來提升安全性。
Andrzej Sioma
3D成像技術(shù)可以被用來評判繩索和電纜質(zhì)量，測量線隙和直徑CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，識別繩索表面的損傷和磨損類型，以超越當今方法的卓越的精度來提升安全性。鋼索和織物欄索是索道、礦井升降機、客運和貨運電梯、起重機、龍門起重機和卷揚機等設(shè)備作業(yè)安全防護的基本措施。鋼索很常用，因為它的磨損特性和使用壽命已經(jīng)被人們所熟識。
欄索通常需要測量特征參數(shù)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，例如線隙和欄索直徑。非常重要的一點就是評估欄索表面是否有肉眼可見的損壞。需要使用接觸式測量設(shè)備周期性地對線隙和欄索直徑進行測量。目前為止，尚無連續(xù)測量行程長度和欄索直徑的簡單且精確的方法。使用3D機器視覺技術(shù)可以對線隙和直徑進行連續(xù)的測量，還能夠控制欄索表面的磨損程度。
3D視覺系統(tǒng)可以用來獲取被測物體的集合參數(shù)，同樣還能夠獲取表面參數(shù)。3D圖像建模技術(shù)基于攝像頭和激光光束的使用，這在前文中有所論述。基于對圖像的分析，可以得到高度剖面圖，用來建立三維圖像。欄索參數(shù)的測量和評估可以在欄索的整個長度范圍內(nèi)連續(xù)的進行，沿著欄索評估參數(shù)的變化，同時也評估作業(yè)中所選擇的參數(shù)的變化，包括3D圖形中的多種其他參數(shù)。
視覺系統(tǒng)從單色CMOS（互補式金屬氧化物半導(dǎo)體）傳感器獲取圖像，所以圖像上只顯示出了激光光束，可以用來確定高度剖面圖。然后將間隔為ΔY = 0.15 [mm]的多個高度剖面圖層疊在一起就形成了欄索表面的三維圖像。此系統(tǒng)圍繞欄索每隔120度就設(shè)置一個攝像頭，可以提供完整的欄索表面圖像，每秒可以進行多達數(shù)千次檢測。
欄索表面的三維圖像需要在測量進行之前進行預(yù)處理，目的是將欄索表面圖像上的“噪聲”去除并用于后續(xù)測量。測量算法基于對線股邊緣的檢測，例如更小的線束構(gòu)成了欄索的表面和隔斷。每個線股確定一個特征點，從而確定欄索軸心的最大線股高度。通過測量兩個邊緣或者兩個特征點之間的距離來確定線隙。線股在3D圖像中顯示為白色。
另一種測量線隙的方法是將視覺進行配置，使激光光束與欄索軸向平行。這樣一來，欄索表面的多根線股就構(gòu)成了欄索的直徑。在這種配置前提下，可以針對每一根線股對線隙進行測量。通過對線隙變化的分析可以間接地對欄索磨損或者損壞進行評估。需要注意的是，任何線股纖維的損壞，都會影響激光光束并在圖像中留下可見痕跡，這都代表這欄索已損壞。
對欄索三維圖像的斷面圖進行分析可以測量欄索直徑。欄索中心的坐標和每一個斷面的直徑都可以測得。在視覺系統(tǒng)配置中，軸心直徑的測量精度為0.15mm，可以檢測欄索表面單線或者單根線股的開裂情況，這些問題都會在直徑的變化中給出提示。
對欄索表面使用三維圖像可以檢測瑕疵。測試中記錄的檢測與鋼索和織物欄索不同。鋼索瑕疵包括線股繞制中出現(xiàn)的凸起或者凹陷現(xiàn)象，可以參見圖8中左上角的圖A；圖B所示為線股開裂或者線股中存在的雜線。對于織物欄索，線股繞制帶來的問題如圖C所示，還包括激光光束圖D中顯示的線股繞制表面畸形問題。這些失真都可以在圖D底部中反映為線股表面畸形。
機器視覺產(chǎn)品和標準的進步
單元級產(chǎn)品的可追溯性
Cognex公司發(fā)布了用于醫(yī)療保健領(lǐng)域的In-Sight Track & Trace識別和數(shù)據(jù)驗證解決方案的新版本。這一版本滿足了制藥廠商和醫(yī)療器械廠商對于獲得單元級產(chǎn)品可追溯性的需求。用戶可以在多種聯(lián)網(wǎng)方式的視覺系統(tǒng)上使用In-Sight Track & Trace 2.0來對可讀文本和二維及一維條形碼進行解碼，包括Data Matrix、GS1- 128、GS1 DataBar、securPharm和Pharmacode。FDA 21 CFR第11部分驗證（具有安全用戶確認和自動生成審查跟蹤功能）中的技術(shù)控制內(nèi)容被包含在內(nèi)。
更高的速度，更好的清晰度
Teledyne Dalsa是一家全面的機器視覺產(chǎn)品集成制造商，其Genie TS系列相機新增了兩款200萬像素和400萬像素單色產(chǎn)品，其HD格式的速度達到了每秒76幀（fps）。這些新型號適用于廣泛的檢測應(yīng)用。兩個新型產(chǎn)品基于CMOSIS成像傳感器CMV2000和CMV4000，它們能夠滿足機器視覺對于速度和圖像清晰度的日益嚴酷的需求。只要選用Teledyne Dalsa公司的改進的軟件工具或者第三方軟件GigE Vision便可以實現(xiàn)這些功能。新產(chǎn)品的設(shè)計使其可以工作于極端的環(huán)境中，工作溫度范圍為-20℃～60℃。
視覺新標準，連通性
國際自動成像協(xié)會（AIA）是視覺和成像的全球組織，它在2013年1月份發(fā)布了USB3 Vision v1.0新標準。與所有AIA標準一樣，它是免費的，對于開發(fā)和市場商業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品需要獲得許可證。
V1.1版本的Camera Link HS IP內(nèi)核解決方案大大縮短了研發(fā)時間。從2013年3月份開始，v1.1的IP內(nèi)核變得更加容易使用。這些IP內(nèi)核極大地縮短了產(chǎn)品投放市場的時間和服務(wù)支持的成本，因為它為開發(fā)團隊提供了一種直接可用的參考實施方案，減少了大約6月的開發(fā)時間。
此外，像素格式命名規(guī)則（PFNC）v1.1也發(fā)布了。PFNC 1.0由 GigE Vision委員會于2011年11月份創(chuàng)建，以明確各種像素格式的定義，便于各種不同設(shè)備的視覺標準可以重新使用已有資源。Vision 1.1附件中羅列了推薦的像素格式ID，作為給定像素格式的唯一標示符。同時還支持GigE Vision 2.0、USB3 Vision 1.0和CoaXPress 1.0以及USB3 Vision 1.0的新像素格式。
（來源：中國工控網(wǎng)）
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