视觉技术用于微型轴的尺寸检测的方案

【概述】
      近年来，日新月异的计算机技术促使了基于PC机的视觉系统技术的发展。例如为增强多媒体功能而开发的MMX技术、数据传输率达133MB/s的PCI局部总线和速度越来越快的CPU，以及功能越来越强大的操作系统和图像处理软件，还有性能优异的图像采集卡等，使得PC机的图像处理能力大大增强。在新型的计算机视觉系统中，PC机可直接对图像采集卡采集到的信号进行快速的处理，在功能和速度方面能满足大多数工程应用的要求。目前，在机械装配和精密加工行业的生产过程中的很多工序中都利用计算机视觉系统进行在线的识别、判断和尺寸监控。在微型轴的生产过程中同样可用视觉技术来对微型轴的外径和长度进行在线检测，方案如下。

【设计参数】

检测速度： 2个/秒 以上
表面检测内容： 微型轴的外径和长度
检测精度：外径(小于φ2mm时)：优于±2μ，长度(小于100mm时)：优于0.1mm

【结构和配置】

     此检验系统由光源、镜头、CCD摄像头、图像采集器、PC机和开发的专用软件组成。结构示意图如下。

图中，整个运行过程说明如下：

1. Timing Sensor1为摄像系统的触发信号，同时也作为累计进入检测区域的微型轴的个数信号；Sensor2为累计离开检测区域的微型轴个数信号。两者之差即为检测区域内（缓冲区域）内的微型轴个数。步进伺服系统用来控制微型轴的走行速度，即保证送料的匀速性，另外还用于控制微型轴离开检测区域的位置。
2. 图像检测系统初始启动前（或结束前），将Sensor 1 ~ Sensor 2间的产品清空
3. 运行启动的同时，步进驱动开始恒速运行
4. 运行开始后，Sensor 1和Sensor 2之累积计数之差即为Sensor 1和Sensor 2间缓冲区内的微型轴数
5. 当微型轴进入检测区域时，Sensor 1动作，同时触发CCD1检测微型轴长度尺寸，和CCD2检测微型轴外径，当摄像系统判断出此产品为NG时，步进驱动继续移动出Sensor 1和Sensor 2的差值个数轴后，由分选系统排入不同的产品回收容器中。
6. 上述所有控制都由PC来协调和完成。

系统配置

摄像头：800X600 pixel W/B CCD
图像采集器：高速图像采集器，10bit分辨率，4通道
计算机：Micro IPC(P4 CPU)
机械传输装置（含步进、分选系统等）
操作系统：Windows 2000
应用软件：自行开发的微型轴尺寸检测软件（开发平台为NI IMAQ Vision Development和VC）

【程序简介】

 此系统的应用程序操作的主要步骤和运行的基本顺序如下：

1. 登录产品（输入型号、设计外径和长度，公差等数据。产品登录数取决于客户的需要）。设定搜索区域：用于在标准图像上自动生成一个矩形区域，来限定检测搜索区域。
2. 开设检测窗口：目的是用于缩小匹配处理的范围，提高检测精度。
3. 参数修改：由客户根据实际质量要求设定判定合格值、公差等参数。
4. 开始检测：发出检测系统已准备完了的信号。

       此系统软件不仅提供简单易操作的平台，还提供对被检测产品的信息登录（如批号、日期、操作员等等）及良品和不良品的统计资料（可按不同日期、班次及公差分类统计），为客户对质量的统计分析提供了方便。另外、自学习系统允许客户事先登录各产品数据，当产品变更时，可简单调用，大大节省产品变更时的调试时间。

【系统主要特長】

1. 低成本
2. 高速、高测量精度
3. 处理图像的实时显示
4. 可选择图像处理数字滤波器
5. 统计手法用于测量
6. 生产信息设置（操作员工号、流水线信息、产品信息、批号、日期等）设置
7. 良品和不良品的等级分类及统计
8. 配备通信接口及网络功能用于外设控制和今后各生产线联网
9. Win32開發程序適用Windows 2000/NT、提供操作者简便操作的平台