構(gòu)建包含工業(yè)相機(jī)、光源和被攝物體的圖像獲取系統(tǒng)，并且選用Labview或Matlab、Halcon、NiVision等軟件平臺(tái)，通過(guò)打印標(biāo)定板求解相機(jī)內(nèi)外參數(shù)，完成現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)標(biāo)定。

針對(duì)具體實(shí)物體開(kāi)展攝像實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)圖像的預(yù)處理和后處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)其主要外形尺寸（二維）的測(cè)量。

對(duì)具體實(shí)物體開(kāi)展攝像實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)圖像預(yù)處理和后處理，識(shí)別出其表面缺陷并進(jìn)行定位。

二、實(shí)驗(yàn)原理

機(jī)器視覺(jué)的概念

機(jī)器視覺(jué)是利用機(jī)器替代人眼進(jìn)行識(shí)別、測(cè)量、判斷等操作。其系統(tǒng)通過(guò)攝像頭把拍攝對(duì)象轉(zhuǎn)化為圖像信號(hào)，再由圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行分析、測(cè)量等工作。一個(gè)典型的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)包含照明、鏡頭、相機(jī)、圖像采集卡和視覺(jué)處理器這5個(gè)部分。

軟件平臺(tái)相關(guān)

HALCON是世界范圍內(nèi)廣泛使用的機(jī)器視覺(jué)軟件，它擁有適用于各類機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的完善開(kāi)發(fā)庫(kù)，包含Blob分析、形態(tài)學(xué)、模式識(shí)別、測(cè)量、三維攝像機(jī)定標(biāo)、雙目立體視覺(jué)等高級(jí)算法。HALCON支持Linux和Windows操作系統(tǒng)，并且可以通過(guò)C、C++、C#、Visual Basic和Delphi語(yǔ)言訪問(wèn)。HALCON與硬件無(wú)關(guān)，支持大多數(shù)圖像采集卡及帶有DirectShow和IEEE1394驅(qū)動(dòng)的采集設(shè)備，用戶能借助其開(kāi)放式結(jié)構(gòu)快速開(kāi)發(fā)圖像處理和機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用軟件，具有良好的跨平臺(tái)移植性和較快的執(zhí)行速度。

尺寸測(cè)量與缺陷檢測(cè)原理

本實(shí)驗(yàn)中的尺寸測(cè)量是運(yùn)用機(jī)器視覺(jué)對(duì)考察對(duì)象的尺寸、形狀等信息進(jìn)行度量；缺陷檢測(cè)是借助機(jī)器視覺(jué)手段分析零部件信息，從而判斷是否存在缺陷。尺寸測(cè)量和表面缺陷檢測(cè)都可以通過(guò)邊緣檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖像邊緣是指其周圍像素灰度后階變化或屋頂狀變化的那些像素的集合，存在于目標(biāo)與背景、目標(biāo)與目標(biāo)、區(qū)域與區(qū)域、基元與基元之間，具有方向和幅度兩個(gè)特征。沿邊緣走向，像素變化比較平緩；垂直于邊緣走向，像素變化比較劇烈，這種劇烈可能呈現(xiàn)階躍狀，也可能呈現(xiàn)斜坡?tīng)?。并且，一階導(dǎo)數(shù)認(rèn)為最大值對(duì)應(yīng)邊緣位置，而二階導(dǎo)數(shù)則以過(guò)零點(diǎn)對(duì)應(yīng)邊緣位置。在傳統(tǒng)邊緣檢測(cè)方法里，基于一階導(dǎo)數(shù)的邊緣檢測(cè)算子有Robert算子、Sobel算子、Prewitt算子等。

三、實(shí)驗(yàn)器材

MER – 500 – 7UM彩色數(shù)字相機(jī)，putar8mm，；三腳架；標(biāo)定板，；計(jì)算機(jī)；被測(cè)工件；游標(biāo)卡尺。

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

搭建視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)；采集標(biāo)定板與被測(cè)工件圖像；利用HALCON軟件進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定，同時(shí)分別對(duì)被測(cè)工件進(jìn)行尺寸測(cè)量與缺陷檢測(cè)。例如，對(duì)于某些有開(kāi)孔的工件，開(kāi)孔的作用是或者定位，若孔的尺寸過(guò)大（或過(guò)?。?，會(huì)導(dǎo)致外接接口安裝不穩(wěn)定（或定位不準(zhǔn)確）。同樣，若存在不規(guī)則缺陷使得開(kāi)孔過(guò)大（或過(guò)?。?，亦會(huì)導(dǎo)致上述結(jié)果，所以對(duì)這類面板在使用前進(jìn)行尺寸測(cè)量與缺陷檢測(cè)是非常必要的。

實(shí)驗(yàn)步驟

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，選擇合適的機(jī)架安放地點(diǎn)，要求光照強(qiáng)度適合、穩(wěn)定，安裝位置平坦，并且盡量保持相機(jī)鏡頭的中心線與測(cè)量平面的法線平行。

啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，打開(kāi)大恒圖像采集軟件，將相機(jī)與計(jì)算機(jī)連接。在測(cè)量平面上放置白色背景（白紙），將標(biāo)定板放在白色背景上，調(diào)整標(biāo)定板的位置，使得標(biāo)定板完全落在相機(jī)視場(chǎng)內(nèi)部，對(duì)標(biāo)定板進(jìn)行圖像采集。

保持相機(jī)所有狀態(tài)不變，放置好被測(cè)工件，依據(jù)被測(cè)工件材質(zhì)選擇合適的背景色調(diào)，調(diào)整光源強(qiáng)度與打光方式，對(duì)被測(cè)工件進(jìn)行圖像采集，搭建視覺(jué)測(cè)量平臺(tái)。

利用HALCON軟件編寫(xiě)工件的尺寸測(cè)量程序，按照流程對(duì)面板尺寸進(jìn)行測(cè)量。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，編寫(xiě)合適的軟件時(shí)，HALCON能夠達(dá)到較高的精度。由于開(kāi)孔尺寸較小，實(shí)際人工測(cè)量較難實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量（寬度無(wú)法使用游標(biāo)卡尺測(cè)量），機(jī)器視覺(jué)具有非接觸的突出優(yōu)勢(shì)。在本次實(shí)驗(yàn)中，較好地完成了實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，初步了解和掌握了機(jī)器視覺(jué)的操作流程與軟件后續(xù)處理。