视觉传感器工作原理?

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与相机中的数字传感器不同的是,视觉传感器是一种机器视觉解决方案,旨在执行简单的存在/不存在检查,并在非结构化情况下提供通过/失败检测。相机拍摄图像的能力与计算机的处理能力相结合,输出有关所生产零件或产品的位置、质量和完整性的结果。与包括光纤和超声波传感器在内的其他类型的传感器不同,视觉传感器可以处理每个目标的多个检测点。此项技术还可以根据图案、特征和颜色来检测产品或包装。

视觉传感器用于检查各个行业的产品。这些检查活动的运作方式是:首先采集图像,在其中查找对象或特点;然后搜索该对象或特点的某些特征。但在成功运行检查之前必须配置视场 (FOV)。完成视场配置后,操作员可以使用视觉工具来评估各种特征的有无、完整性或方向,所有这些均可在一张图像上进行。 

摄像机恰当记录受检物品明亮图像的能力不仅取决于镜头,还取决于摄像机内的图像传感器。图像传感器通常使用电荷耦合装置 (CCD) 或互补金属氧化物半导体 (CMOS) 技术,以将光(光子)转换为电气信号(电子)。图像传感器的主要功能是采集光源并将其转换为数字图片,同时平衡噪点、灵敏度和动态范围。图片由像素组成。暗像素由暗光产生,明亮像素由高亮光产生。确保摄像机具备适合应用的传感器分辨率至关重要。零件大小、检测公差和其他参数影响着所需的分辨率。分辨率越高,就越容易看到图像中的细节,从而让测量更准确。

视觉传感器图像 1

视觉传感器由哪些组件构成?

视觉传感器均包含照明、镜头、图像传感器、控制器、视觉工具和通信协议这些组件。许多机器视觉硬件组件,包括照明模块、传感器和 CPU,都有可供购买的成品。这些组件也可以作为集成系统(所有组件都在一个设备中)购买。

视觉传感器有多个硬件组件:
镜头 - 采集图像并以光的形式将其传送给传感器。

图像传感器 - 将光转换为数字图像,然后将其发送到处理器进行分析。
视觉处理工具 - 处理和优化图像以供分析。该步骤通过检查图像和提取所需信息,或使用算法运行必要的检测并做出相关决定来完成。

通信 - 通过离散 I/O 信号或串行连接将数据发送到记录信息或使用信息设备。

照明 - 照亮要检查的零件,突出其特征,以便相机可以清晰地捕捉这些特征。

 

视觉传感器图像 2

 

使用视觉传感器解决应用问题

在许多行业中,公司依靠视觉传感器进行简单的合格/不合格检测,以确保产品和包装质量符合严格的标准要求。视觉传感器通常用于发现早期生产和设备问题,帮助节省资金并防止生产时间损失。

任何传感器应用的第一步都是在相机的视场内定位或固定目标物体或特征。边线和图案工具可以实现这一点,甚至可以检测光亮物体、印刷文本和粗糙外形等略微复杂的特征,而光电传感器则无法检测这些特征。

传感器有了参考后,它就会使用图案、像素计数、亮度、对比度和边线工具来执行检查。将数据与检测的规格、公差或阈值进行比较,以便作出判断,然后将其作为二进制数据输出并传输。

视觉工具

即使是在最基本的检测中,视觉工具也发挥着重要作用。典型的视觉工具包括像素计数、亮度、对比度和边线工具。最重要的是,视觉传感器可检查单幅图像中的多个目标,并依靠不同的工具执行多次检测。

其中部分工具包括:

亮度工具:报告目标区域的平均像素亮度。使用此工具时,照明必须稳定且可预测。

图案工具:用于下列情况时表现最佳:在具有精确对比度的图案化表面上,以及小到在视场中允许存在可变性和不规则性的目标。该工具可用于检测和计数,以及参照检测工具。

对比度工具:该工具在故障部件存在不可预测的变化时颇为有用。高对比度用于在目标区域检查存在/缺失情况。

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