机器视觉系统的几个问题解析

Posted 2020-12-13 wujianming-110117

机器视觉系统的几个问题解析

一． 工业相机如何选择接口？

在了解数据接口之前，我们先来认识下什么是工业相机，工业相机的定义是机器视觉系统中的一个关键组件，其本质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。选择合适的相机也是机器视觉系统设计中的重要环节，相机的选择不仅直接决定所采集到的图像分辨率、图像质量等，同时也与整个系统的运行模式直接相关。而将相机采集图像进行传输，就需要通过相机的接口来实现，将图像数据传输到我们的设备上。

  工业相机的接口分为：USB2.0/3.0、1394a/1394b、CamerLink、Gige、CoaXPress等类型的接口。以下我们来分析各种接口的优缺点。

1. USB接口

  USB1.0:1996年发布，传输速度1.5Mbps。

  USB1.1:1998年发布，传输速度12Mbps，应用于USB鼠标、键盘、家用扫描仪等。

  USB2.0:2000年发布，传输速度480Mbps，通讯距离5m，80%的带宽用于图像传输。

  USB3.0:2008年发布，传输速度4.8Gbps，通讯距离10m，80%的带宽用于图像传输。

USB接口特点

  支持热拔热插、使用便捷、标准统一、可连接多个设备、相机可通过USB线缆供电。

USB局限性

  没有标准的协议、主从结构，CPU占用率高、带宽没有保证

2.IEEE1394----火线接口

  1394a:1995年发布，传输速度400Mbps，通讯距离4.5m。主要用于视频传输领域。

  1394b:2002年发布，传输速度800Mbps，通讯距离4.5m。主要用于视频传输领域。

1394接口特点

  高速率、支持热插拔、数据传输实时性、采用总线结构、即插即用。

3. camera link接口

  由AIA协会推出的数字图像信号通讯接口协议，是一种串行通讯协议。

  采用LVDS接口标准，具有速度快、抗干扰能力强、功耗低。

  从Channellink技术上发展而来的，在Channellink技术基础上增加了一些传输控制信号，并定义了一些相关传输标准。

  协议采用MDR-26针连接器。

CamerLink接口特点

  高速率，带宽可达6400Mbps、抗干扰能力强、功耗低。

  4. Gige千兆以太网接口

  由AIA（AutomatdeImagingAssociation）创建并推广。

  是一种基于千兆以太网通信协议开发的相机接口标准。

  适用于工业成像应用，通过网络传输无压缩视频信号。

  第一个使用价格低廉线缆长距离传输图像的标准

Gige接口特点

  拓展性好，传输数据长度最长可伸展至100m（转播设备上可无限延长）

  带宽达1Gbit，因此大量的数据可即时得到传输

  可使用标准的NIC卡（或PC上已默认安装）

  经济性好，可使用廉价电缆（可使用通用的Ethernet电缆（CAT-6）和标准的连接器

  可以很容易集成，且集成费用低

  可管理维护性及广泛应用性

5.CoaXPress

  CoaXPress是一种非对称的高速点对点串行通信数字接口标准

  传输速度高达6.25Gbps

  传输距离超过100m

CoxXPress接口特点

  数据传输量大、传输距离长

  可选择传输距离和传输量：

  从50m@6.25Gbps到170m@1.25Gbps

  价格低廉，易集成、支持热插拔

目前在机器视觉中，应用最广泛的接口是Gige（以太网）接口，以太网接口在传输速度、距离、成本等方面较其他接口具有很大的优势。

二．如何选购机器视觉系统？

机器视觉检测系统简单来说主要是由图像采集系统、光学系统、图像处理系统和外围配件这几部分组成。但是目前市场上供应如此多的视觉系统，找出一款最适合您的特定应用的视觉检测系统可能是一项艰巨的任务。

无论您是机器视觉新用户还是有经验的老用户，根据本文所提供的几个关键问题的答案以及评估产品特定功能的有用建议，您可以有效完成视觉系统选择过程。

1、图像处理软件是否易于设置应用、能够快速掌握

设置视觉应用不应要求您成为一名机器视觉专家？设置界面是否能够帮助您完成一项视觉应用的所有步骤(包括设置采集设置、定位和检验元件以及将结果传输到工厂车间的其它设备)？它是否需要编程知识，操作人员能够快速的掌握、整体操作简单易懂；

2、视觉系统是否有全面的图像预处理工具库

图像预处理工具改变原始图像，以便在强调所需特征的同时，最大限度地减少所不需的特征。这为采用更多功能强大的工具获得最佳性能做好了图像准备，可显著提高整个系统的准确性和强大性。

3、视觉系统可提供哪些网络化和通信功能

作为共享信息、支持决策和实现高效集成流程的一种手段，网络化对于许多视觉应用来说都是一项重要的功能。例如，网络化使视觉系统能够将通过/未通过结果传输到PC进行分析，或者直接与PLC、机器人以及集成流程控制系统中的其它工厂自动化设备进行通信。如果您需要在企业层面将您的视觉系统连接到PC，请选择支持全面的标准网络化协议库的系统：

4、视觉系统供应商是否提供广泛的硬件选项?它们对于我的环境来说是否足够坚固耐用？

很多时候，人们对视觉系统的评估给予了过多的关注，而忽视了配件产品的重要性。配件的选择可大大有助于确保系统无故障集成，并且在需要提供照明的情况下，甚至可能决定应用的成败。为保证您快速、轻松地集成系统，很重要的一点是，应从可提供全面的可兼容配件的供应商那里购买视觉系统。这将使您能够了解每个配件是否经过测试，且经证实可与视觉系统兼容。更重要的是，在进行应用评估的过程中，销售人员应该能够帮助确定最佳光源和光学元件解决方案，以提供确保视觉应用成功的最佳机会。维视智造的视觉检测系统从硬件到软件全部采用自主研发产品，性能可靠稳定。

5、视觉系统供应商是否提供我所需的支持和学习服务

即使较高性能的视觉系统也仅可能与其背后的供应商一样优异，无论您是从经销商、系统集成商还是直接从制造商处购买视觉系统，很重要的一点是，事先了解其可向您提供的完整支持服务范围，确保您所选择的视觉供应商了解您独特的支持需求，并向您提供您在项目每个阶段(从应用开发和系统集成到部署以及其它)将需要的所有资源。

适合您的供应商并非仅仅试图向您销售一件产品——提供解决方案之前，他们应花费时间仔细了解和评估您的所有需求。

三．如何清洁机器视觉产品

在机器视觉系统中，工业相机，工业镜头是系统的重要组成部分之一，对于此类精密光学设备产品，在使用及维护时应特别注意相关事宜。采用正确的维护方法，可以确保产品的质量，并延长使用寿命。本文简单介绍一下清理机器视觉产品的方法及使用材料：

1、压缩空气法
 一般情况下，压缩空气足以清除掉CCD芯片内部的杂质。但不推荐喷雾剂类型的压缩空气，因为喷雾剂中的压缩空气往往含有水、油等可能损坏相机或镜头表面的物质。

2、使用无尘布
无尘布可以深入机器视觉产品的表面清楚杂质，从而达到达到清洁目的，并且不会对相机造成损伤。

3、使用高浓度酒精(浓度90％以上)
高浓度酒精很容易买到。但注意，不要使用异丙醇，因为异丙醇会吸收空气中的水分，在芯片或者表面留下液体痕迹。

4、酒精替代品
除酒精外，甲醇或一种叫做Eclipse的液体也可被用来清洁相机芯片表面。但不推荐使用这种方法，因为甲醇是剧毒物质。

5、清洁方法
若相机上有指印或灰尘，用柔软、干燥的布擦拭，机身也要用柔软、干燥的无尘布擦拭；如果污染非常顽固，可用布蘸适量酒精，然后擦干；若镜头上有灰尘，用吹尘器除去。且勿使用汽油或稀释剂等挥发性溶剂否则会损坏表面光泽。要注意的是务必不能使用金属工具或钳子之类来处理镜头，否则会在它表面留下划痕。