淺談機(jī)器視覺測量原理和優(yōu)勢

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機(jī)器視覺系統(tǒng)具有測量功能，能夠自動(dòng)測量產(chǎn)品的外觀尺寸，比如外形輪廓、孔徑、高度、面積等尺寸的測量。

尺寸測量無論是在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，還是產(chǎn)品生產(chǎn)完成后的質(zhì)量檢驗(yàn)中都是必不可少的步驟，而機(jī)器視覺在尺寸測量方面有其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢。

機(jī)器視覺測量原理

工業(yè)視覺測量技術(shù)（或稱數(shù)字近場攝影測量技術(shù)）是一種立體視覺測量技術(shù)，其測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于移動(dòng)，數(shù)據(jù)采集快速、便捷，操作方便，測量成本較低，且具有在線、實(shí)時(shí)三維測量的潛力，尤其適合于三維空間點(diǎn)位、尺寸或大型工件輪廓的檢測。

這種非接觸測量方法既可以避免對被測對象的損壞又適合被測對象不可接觸的情況，如高溫、高壓、流體、環(huán)境危險(xiǎn)等場合；同時(shí)機(jī)器視覺系統(tǒng)可以同時(shí)對多個(gè)尺寸一起測量，實(shí)現(xiàn)了測量工作的快速完成，適于在線測量；而對于微小尺寸的測量又是機(jī)器視覺系統(tǒng)的長處，它可以利用高倍鏡頭放大被測對象，使得測量精度達(dá)到微米以上。

對于產(chǎn)品尺寸的測量包括產(chǎn)品的一維、二維和三維尺寸測量，運(yùn)用機(jī)器視覺測量方法不但速度快、非接觸、易于自動(dòng)化，而且還精度高。其中CCD攝像機(jī)與顯微鏡相結(jié)合的測量方式，可以進(jìn)行細(xì)微的尺寸測量，如晶圓測量、芯片測量等。

測量原理：利用CCD攝像機(jī)可以獲得三維物體的二維圖像，即可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際空間坐標(biāo)系與攝像機(jī)平面坐標(biāo)系之間的透視變換。通過由多個(gè)攝像機(jī)從不同方向拍攝的兩幀（或兩幀以上）的二維圖像，即可綜合測出物體的三維曲面輪廓或三維空間點(diǎn)位、尺寸。

目前利用機(jī)器視覺測量技術(shù)能夠達(dá)到的最高精度已經(jīng)達(dá)到亞微米級以上，能夠滿足現(xiàn)階段絕大部分自動(dòng)化生產(chǎn)上的精度要求，通過機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行測量定位能讓生產(chǎn)線速度更快，生產(chǎn)效率更高。

機(jī)器視覺測量優(yōu)勢

1.機(jī)器視覺測量采用先進(jìn)的亞像素級物體曲面掃描方法，滿足高質(zhì)量點(diǎn)云掃描需要。系統(tǒng)采用高分辨率數(shù)碼工業(yè)相機(jī)采集影像數(shù)據(jù)，通過光源在物體表面的條紋，可在幾秒內(nèi)獲得任何復(fù)雜表面的密集點(diǎn)云（具體密度依被測物體尺寸、相機(jī)分辨率和測量距離而定，一般情況下點(diǎn)距0.05 – 0.5mm），系統(tǒng)采用的分辨率從130萬到500萬像素不等，能夠滿足不同客戶的使用需求。

2.機(jī)器視覺測量真彩物體曲面重建方法，視覺測量設(shè)備系統(tǒng)采用先進(jìn)的圖像紋理分析與獲取技術(shù)，在進(jìn)行三維數(shù)據(jù)重構(gòu)的同時(shí)保持物體表面真彩顯示。該項(xiàng)技術(shù)較好的保留了被測物體本色，最大程度還原物體的真實(shí)物理特征。

3.機(jī)器視覺測量全自動(dòng)拼接方法。不同視角的影像數(shù)據(jù)依靠物體本身的紋理自動(dòng)拼合在統(tǒng)一坐標(biāo)系內(nèi)，從而獲得三維影像整體掃描數(shù)據(jù)。針對紋理豐富的物體進(jìn)行掃描時(shí)，系統(tǒng)無需在物體表面粘貼任何參考點(diǎn)，就能夠完成拼接功能，大大提高了拼接效率。

4.測量系統(tǒng)精度對硬件設(shè)備的最低依賴，整個(gè)系統(tǒng)的光學(xué)校準(zhǔn)模塊采用超高精度的半導(dǎo)體工藝產(chǎn)品，最大限度的提高了校準(zhǔn)精度。軟件在采集的過程中實(shí)時(shí)地進(jìn)行誤差糾正，對鏡頭的多項(xiàng)畸變也進(jìn)行嚴(yán)格的糾正處理．

5. 機(jī)器視覺測量系統(tǒng)設(shè)置簡單，使用方便，在三維掃描儀的整體開發(fā)過程中，堅(jiān)持“軟件能處理的，決不讓用戶處理”的理念，使整個(gè)系統(tǒng)的用戶設(shè)置參數(shù)數(shù)量降到最低。掃描軟件的運(yùn)行期會以更加精確的方式動(dòng)態(tài)計(jì)算出所需要的參數(shù)值，不僅避免了用戶手動(dòng)參與的不必要設(shè)置工作，而且也使整個(gè)系統(tǒng)的適應(yīng)范圍更廣，自動(dòng)化程度更高，人為出錯(cuò)的可能性更低。

編輯：黃飛

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