機(jī)器視覺尺寸測量受哪些因素影響？機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)主要采用CCD工業(yè)攝像機(jī)代替人眼進(jìn)行檢測，該系統(tǒng)精度高，效率高，深受企業(yè)青睞。

       然而，在使用過程中，由于各種因素的影響，測量精度會降低，在一些機(jī)器視覺檢測項(xiàng)目中，許多客戶都遇到了檢測精度的問題。例如，要求以10um的精度測量加工零件的外部尺寸、內(nèi)徑和外徑。目前很多配置選擇500萬工業(yè)相機(jī)鏡頭頭，理論上可以達(dá)到10um的精度。但是實(shí)際客戶測試的精度離10um的要求還很遠(yuǎn)，能做到30um就很不錯(cuò)了。

那影響機(jī)器檢測系統(tǒng)測量精度的因素有哪些呢？

       機(jī)器視覺主應(yīng)用分定位、測量、檢測和識別四類。

       攝像頭和光學(xué)部件，燈光，圖像傳感器，檢測軟件構(gòu)成視覺檢測系統(tǒng)的主要部分，同時(shí)檢測精度也由它們決定。

精度測量取決于分辨率

       CCD的分辨率是視覺測量和視覺檢測系統(tǒng)的重要指標(biāo)。

       使用的CCD相機(jī)分辨率越高，實(shí)際被測物體尺寸越小，成像物體表面的分辨率越高，系統(tǒng)的檢測精度也越高。

       所以，在機(jī)器視覺測量中，提供高精度和低不確定度的決定性因素是獲取的圖像的分辨率。

       在這種情況下，分辨率 （或圖像分辨率）意味著以實(shí)際單位的單個(gè)像素的大小。簡而言之，如果一個(gè)攝像機(jī)傳感器在水平方向上包含1000個(gè)像素，并且采用光學(xué)器件來獲取覆蓋真實(shí)世界場景中1英寸寬的區(qū)域的圖像，則單個(gè)像素將代表0.001。請注意，這是相機(jī)制造商或分析軟件不會改變的基本指標(biāo)。

       一個(gè)特定的應(yīng)用程序有多少像素就足夠了？

       作為一種衡量標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)器視覺系統(tǒng)中最小的測量單位就是像素。

       與任何測量系統(tǒng)一樣，為了進(jìn)行可重復(fù)和可靠的測量，必須使用最小測量單位為所需測量公差帶的十分之一的測量儀。

       工程師首先使用機(jī)器視覺進(jìn)行測量，往往嚴(yán)重低估了達(dá)到理想水平的測量精度不確定性所需的像素?cái)?shù)量。事實(shí)上，它可能需要多臺攝像機(jī)，專業(yè)攝像機(jī)（如線掃描成像儀）或單個(gè)部件的多個(gè)視圖來達(dá)到指定檢測容差所需的分辨率。

使用高分辨率光學(xué)元件

       成像是光學(xué)和照明的功能。

       對于大多數(shù)應(yīng)用，所使用的唯一光學(xué)器件將是透鏡組件，但是選擇該透鏡對于度量應(yīng)用是至關(guān)重要的。除了向傳感器提供適當(dāng)?shù)恼鎸?shí)世界尺寸的圖像之外，為了計(jì)量，鏡頭必須盡可能精確地再現(xiàn)圖像而不失真。

       此外，鏡頭也具有分辨率度量標(biāo)準(zhǔn)，其通常被指定為每mm或者每英寸的線對（lp / mm，lp / in），并且通過擴(kuò)展可以具有用于MTF（調(diào)制轉(zhuǎn)換函數(shù)）的規(guī)格或者更簡單地具有能力在高lp / mm的情況下產(chǎn)生高對比度的鏡頭。

       像素?cái)?shù)越高，這些鏡頭指標(biāo)越重要，確保指定的光學(xué)元件是為機(jī)器視覺應(yīng)用設(shè)計(jì)的高質(zhì)量，高分辨率產(chǎn)品。

       遠(yuǎn)心鏡頭在許多情況下對測量應(yīng)用非常有用，遠(yuǎn)心鏡頭使用光學(xué)組合來實(shí)際消除由圖像中的視差引起的所有失真，其結(jié)果是幾乎所有圖像都與傳感器平行的圖像，平面幾何關(guān)系（在圖像平面中）完全保留，使測量更加直接和直接。

       對于需要非常小視場（例如小于幾毫米）的應(yīng)用，請考慮使用專門為機(jī)器視覺制造的顯微鏡光學(xué)元件和/或高倍率光學(xué)元件，不建議使用擴(kuò)展器或附加放大倍率將標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件推至更高倍率。

選擇合適的照明

       在計(jì)量學(xué)中，照明的選擇可能起關(guān)鍵作用。

       在檢測的過程中，照明的目的是增強(qiáng)圖像特征點(diǎn)與背景的對比度，在圖像中，對比度代表著圖像信號的質(zhì)量，它反應(yīng)了兩個(gè)區(qū)間的差別，光源就是要突出這些區(qū)別。

       適當(dāng)?shù)墓庠凑彰骺梢詫⒈粶y物體的目標(biāo)信息與背景信息區(qū)分，以獲得高品質(zhì)，高對比的圖像，從而降低圖像處理算法的難度，同時(shí)提高系統(tǒng)精度和可靠性。

       盡管在生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)自動化背光的物理實(shí)現(xiàn)可能是一個(gè)挑戰(zhàn)，但許多計(jì)量應(yīng)用都受益于背光照明，正面照明可能會突出顯示必須標(biāo)識以進(jìn)行測量的特征邊緣。

       考慮使用低角度或結(jié)構(gòu)化的照明來突出低對比度的特點(diǎn)。當(dāng)試圖測量非常小的特征（例如分辨率低于0.001mm）時(shí)，可以使用長波長的顏色，例如藍(lán)色或紫色來提高對比度。如果零件處于運(yùn)動狀態(tài)，請考慮使LED照明器頻閃以獲得最佳強(qiáng)度和燈泡壽命。

注意零件特征

       給定特定照明技術(shù)的照相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)可見的特征通常不具有用于機(jī)器視覺工具的相同特征，可以在零件印刷上指定或使用手動測量儀來測量。

       例如，測量直徑較小但相當(dāng)深的通孔的直徑 - 高精度和低不確定性。

       如果使用前部照明，則只會測量孔的頂部邊緣。如果期望的檢查是模仿插入量規(guī)，這可能是不可接受的。另一方面，如果使用背光，由于孔的深度，光學(xué)器件不可能“平均”圖像中的整個(gè)孔。

       更有可能的是，光學(xué)器件將集中在鉆孔頂部，底部，中部的某一深度處，并且這個(gè)結(jié)果可能不是所期望的。仔細(xì)選擇照明，光學(xué)和算法，以確保測量商定的表面。了解在許多情況下，出于上述原因，在線非接觸機(jī)器視覺測量不會完全重復(fù)物理測量設(shè)備。

進(jìn)行精確測量

       被檢測的部件必須重復(fù)呈現(xiàn)。

       在離線設(shè)置中，成像，光學(xué)，分辨率和算法可能都是完美的，但是在線測量的可重復(fù)性和可靠性可能會很差。

       通常情況下，部分呈現(xiàn)會不一致，甚至有時(shí)候，部分演示甚至可能無法實(shí)現(xiàn)某種度量。

       以鉆孔為例。當(dāng)該孔的表面垂直于透鏡時(shí)，圖像直接從孔的深處取下，可以成功測量。但是，如果零件稍微傾斜，那么這樣的孔可以明顯地變成橢圓形，或者如果是背光，則會被完全遮蔽。

       對于非接觸式測量的成像，首先必須減輕所有可能的零件表示變化，然后理解在任何情況下，零件表示都將對測量中的一些疊加誤差負(fù)責(zé)。

       此外，物體的移動速度同樣是重要的因素，如果被測量的物體不是靜止的，而是運(yùn)動狀態(tài)，那么一定要考慮運(yùn)動模糊對圖像精度的影響（模糊像素=物體運(yùn)動速度*相機(jī)曝光時(shí)間），不是軟件能夠決定。

       根據(jù)視覺檢測應(yīng)用領(lǐng)域，視覺檢測系統(tǒng)對其組成部分有著不同的要求，在智能制造領(lǐng)域，照明亮度，相機(jī)的像素，計(jì)算機(jī)的算力與性能同樣重要，比如在相機(jī)和計(jì)算機(jī)上的選擇上，都要求是工業(yè)級的，且對工業(yè)相機(jī)的幀頻分辨率等指標(biāo)依據(jù)需求篩選，而計(jì)算機(jī)的的性能、算力和環(huán)境適應(yīng)同時(shí)也要和檢測需求匹配（物體移動速度，燈光亮度，檢測軟件兼容等），檢測精度的提高是最重要的，而這取決于以上談到的各種因素之間的相互匹配。

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