机器视觉新应用：开发完整解决方案的过程

通常在机器视觉应用的开发方案中有一系列的过程，包括：计划，设计，构建，集成和验证。

任何解决方案的第一步是确定每次检查的要求并确定是否可行，因此计划是首要需要考虑的问题。需要考虑几个因素，例如：正在接受检查的是什么，所需的检查次数，检查速度，机械设计的限制，性能要求，时间和成本。

规划阶段过去后就是设计阶段，为确保满足要求，需要进行原型设计。如果视觉工程师认为可以实现检查，则可能不需要进行原型设计。根据检查要求，为每个视觉应用创建并测试初始视觉设计。可以有几个视觉站，所有视觉站都有不同的光学设置。在设计视觉工作站时，每个相机，镜头和灯光都需要考虑几个因素。相机规格、摄像机数量、相机类型、单色或彩色、解析度、帧率、通信协议、曝光速度、镜头规格、镜头类型、焦距、工作距离、间隔、视野、过滤、光圈、灯规格、灯的数量、光的类型、尺寸、颜色、与零件的距离、强度。

一旦确定了一些因素，就建立视觉设计原型以捕获样本部分的图像。软件必须通过在图像中具有适当的对比度来检测关键特征。该过程涉及调整光学设备。

图像由像素阵列组成，通常由分辨率定义。机器视觉软件使用这些像素以及预定算法来定义图像中的部件的某些特征。它遵循与面部识别软件相同的概念。该软件在图像中搜索某些像素排列以识别面部特征。例如，眼睛的边缘周围会有较暗的像素，眼睛的中心会有较暗的像素。该软件使用算法分析特征，并识别面部。类似地，机器视觉软件遵循相同的概念。这些算法由视觉工程师使用机器视觉软件开发。

可能存在某些机械限制，这将需要额外的光学设备，例如镜子。还可能存在需要改变设计的机械限制。例如，由于围绕光学器件的自动化内的一些工具，工作距离可能需要在300mm和320mm之间。有可能需要更换镜头，同时增加延长管。

如果图像不符合要求，请进行故障排除。更改各种参数以允许更合适的图像。可能需要更换照明或者可能需要添加偏振器。原型设计使视觉工程师能够验证视觉设计并创建视觉设计。

常规机器视觉相机通常需要视觉控制器。如果使用智能相机，则不需要外部视觉控制器。视觉控制器是用于与光学设备（例如相机和灯）进行通信的专用单元。视觉控制器应具备满足检查要求的能力。这意味着它必须能够处理与用于检查的设备以及所需的其他I ／ O协议的通信。

在此阶段，应该清楚是否可以达到视力检查的要求。该软件应该能够检测处理检查所需的功能。要验证软件是否能够检测边缘，请使用将在检查期间使用的一些工具（即边缘定位工具），以确保软件可以检测到某些边缘。尝试在此之后改变设计可能会增加解决方案的成本。在此阶段确保对视觉设计的信心。

开发

机器视觉软件可以使用各种工具来帮助分析零件中的特征。在构建代码之前要做的第一件事是使用示例图像来规划代码的构建方式。这还取决于将使用哪种机器视觉软件。使用已设计的设置，抓取几个好的和坏的部分图像，以便在此阶段使用。

不同的软件可以有不同的工具集。某些软件可能无法跟上自动化的循环时间。如果检查需要快速循环时间，则必须在该时间内完成全面检查。这一切都回到了检查的要求，以决定使用哪种软件。

根据检查的要求，在构建代码时需要考虑几个因素。一些例子包括：每个部件的每个摄像头都需要捕获多个图像吗？需要检查的功能有哪些？灯需要多频繁频闪？检查需要使用哪些工具？如何进行校准？软件是否正在与之通信？环境照明如何发挥作用？如果检查中有灯光，此灯何时触发？它在整个检查过程中是否仍然存在？它会闪光吗？如果需要用相机触发灯光，则需要使用软件来解决。如果涉及频闪单元，该单位频闪的频率是多少？

需要在软件中执行一系列工具以进行检查。还需要相应地放置工具，以确保软件仅检查需要检查的功能。使用这些工具需要有一定的逻辑。例如，如果软件检测到缺陷，则该部件发生故障，输出错误代码并显示结果。

需要将此信息发送到与自动化一起使用的任何外部控制器。如果零件是通过或失败，它将允许机器知道如何处理零件。通过这些通信，还需要I ／ O功能来与其他自动化进行通信。

通过通信，还需要具有易于为操作员理解的用户界面（UI）。这意味着确保所有结果都易于查看，操作员可以轻松使用任何其他功能。错误代码也应该易于理解为操作员。

为了进行精确测量，需要进行校准步骤，以便软件能够测量图像中的特征。一种方法是使用校准网格。将从视觉站获取校准网格的图像以允许校准检查。大多数机器视觉软件都有这样的工具。该工具可以选择使用校准网格，它将询问该网格的参数。

整合

集成阶段是所有光学设备与其他自动化集成的地方。这是所有东西汇集成一个整体的地方。

在集成阶段要做的第一件事是确保所有硬件都已配置并安装到自动化组件上。根据设计阶段的设计规格调整每个视觉站。确保所有设备之间的所有通信都正常。

使用之前开发的校准步骤，校准光学设备。如果完成校准步骤，请使用摄像机视野中的校准目标运行该步骤并捕获该图像。该软件将其测量校准到校准目标。确保软件中的测量值与零件的实际测量值相同。如果有用于检查的灯，请调整光强度以满足所需的亮度。

通过触发多张图像测试光学设备。如果读取良好的图像，请完全自动化地测试光学设备。测试好的和坏的部件，以确保部件拒绝。确保所有时间与自动化和光学设备保持同步，以确保有效检查。

如果检查在此阶段不符合要求，请进行故障排除。根据问题，代码中可能存在需要更改的内容。此时更改代码是一个简单的修复。如果需要更换设备或进行任何其他重大更改，可能会增加解决方案的时间和成本。

验证

在此阶段，将进行多项测试以确保视觉站符合项目开始时概述的要求。测试是根据检查要求创建的。每次视力检查应该进行的一项测试是重复性测试。该测试的一个很好的例子是量具可重复性和再现性测试。该测试检查测量值的变化和部件的变化。

如果未满足要求，请再次进行故障排除。通过进行微小更改来尝试修复检查。这将花费更少的时间和资源。在项目的这个阶段，重大变化将占用更多的时间和资源。一旦所有测试都通过并满足所有要求，解决方案就完成了。