屏板精密定位平台中视觉检测系统的设计分析

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1、东南大学硕士学位论文的精密检测装置实现微米级(±5urn)的精密定位与对准。1．2计算机视觉检测技术概述计算机视觉检测(AutomatedVisualInspection，简称AVI)技术是一种以计算机视觉方法为基础，综合运用图像处理、精密测量、模式识别与人工智能等技术的非接触式自动检测方法【“，它涉及计算机、电子、光学、机械和热学等学科领域．是一门多学科的交叉技术。AVI技术的基本原理是通过图像摄取装置将目标的影像转换成数字图像信号，然后将数字图像信号传给计算机专用处理系统，系统则进行各种运算并抽取目标特征

2、，进而根据得到的特征进行判别并控制设备的动作。图1-2所示是一个典型的计算机视觉检测系统的功能模块示意图：图像信息处理模块K爿图像信息获取模块机电执行模块人机交互模块之弓彳F{≥系统控制模块图1．2计算机视觉检测系统功能模块图系统控制模块处于整个视觉检测系统的核心位置，从获取被检测物体的图像信息出发，到得出机电执行模块所需要的检测结果信息．进而控制机电执行模块做出相应动作，每一步都需要系统控制模块的参与才能完成。人机交互模块更是需要直接和系统控制模块相互通信，完成操作者对检测系统的实时参数设置和实时指令执行等

3、工作。1．2．1典型的AVI系统构成AVI技术主要由计算机来模拟人的视觉功能，实现从客观物体图像中提取信息．进行处理并加以理解，最终用于实际测量、控制。一个典型的工业计算机视觉检测系统主要包括光源、光学成像系统、图像捕捉系统、图像采集与数字化模块、图像处理与智能识别模块、机械执行模块等．参见图1-3所示【6lI”。图1—3典型的计算机视觉检测系统组成首先利用各种光源和图像传感器进行数据采集，获取被测目标的l芏l像信号，然后通过A／D转换变成数字信号传送给专用的图像处理系统，根据像素的分布、亮度和颜色等信息进行

4、各种数据处理、分析及特征提取，最后根据预设的判别准则输出判别结果，去控制驱动执行机构进行相应的处理。1．2．2AVI技术的发展AVI技术的研究到现在为止已经走过了40多年，作为一种新型的检测技术，它具有直观、非接触、敏捷、精度高以及自动化等优点。计算机视觉不会疲劳，有着比人眼更高的分辨精度．借助红外线、紫外线、x射线、超声波等高新探测技术，在探测不可视物体和高危险场景时更是具有突出的优点。工业领域的很多方面．如零件尺寸测量、缺陷检查、识别，以及机器人的引导等，都可以应用AVI技术。根据2004年美国计算机协会

5、图形图像分会年会报告的统计，2004年度全球视觉检测市场估计总量1087亿美元，与2003年相比以9％的速度在增长。可以预见．随着加工制造业和自动化产业的发展，．2．第一章绪论国内对于AV!产品的需求也将呈快速上升趋势【sJo但是，AVl技术的发展目前仍面临着许多困难，主要因为视觉是一个涉及生理、心理的复杂过程。而且计算机视觉检测技术是多学科的交叉技术。研究计算机视觉的目的是要实现对人类视觉的模拟与延伸。对于人类而言，视觉一个轻而易举的功能，对机器则不同，视觉过程很难用类似于问题求解的方法符号化，而这还有待于

6、计算定量技术模型和标定方法的进一步发展和完善。1．2．3AVI技术的应用现状上世纪80年代，AVI系统在美国、日本等发达国家制造业中开始获得广泛应用【9l。初期主要应用于那些需要重复性检测相同部件或产品的场合pJ，其中又以电子工业中的应用最活跃、最为成功。进入21世纪，AVI系统在工业在线检测的各个领域中的应用已经十分活跃[171，如：印刷电路板和集成电路芯片的自动视觉检测pJ．Iluj“”J、钢板表面的自动探伤、大型工件平行度和垂直度测量⋯I、容器容积和杂质检测、机械零件的自动识别分类和几何尺寸测量㈣，㈣，

7、【“I等。其他如汽车制造、木材加工㈣，㈣、纺织制造、包装检测和不停车自动收费““等工业生产过程中也有着广泛的应用。此外，在许多其他精密检测方法难以奏效的工业场合，利用AVI系统却可以有效地实现。计算机视觉在工业领域中的应用正越来越多地代替人去完成原本复杂而枯燥的工作，这无疑在很大程度上提高了生产自动化水平和检测系统的智能水平。推动AVI技术日益广泛地应用于工业检测领域的原因主要有两个：一方面，图像处理技术的不断完善和成熟，图像处理软硬件成本大幅度降低，使得AVI系统能更有效地代替人的工作；另一方面，随着工业生

8、产过程的高度自动化和产品质量的日益提高．要求有更有效、更精确和高速度的检测手段。利用图像处理及计算机视觉技术进行检测的最大特点是能进行无损检测和测量，这对生产中的成品质量检查尤为重要。AVI技术具有非接触、获得信息量大、作用距离远等特点．使得它在工业，农业、科学研究、军事等方面都获得了十分广泛的应用。AVI技术的应用主要包括【17】：工业生产领域：图像识别技术在工业检测领域的应用．主要用于能够代替人