机器视觉技术的原理与应用

第７卷第６期２００７年３月　１６７１—１８１９（２００７）６—１０４５—０４　科学技术与工程　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．７　Ｎｏ．６　Ｍａｒ．２００７　＠２００７　Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｎｇ．　

应用机器视觉技术检测电路板焊点　

朱岩段哲民　

（西北工业大学电子信息学院，西安７１００７２）　

摘要在线检测技术在自动化生产中占有重要的地位，设计了一个图像处理系统，利用工业摄像镜头替代目视作为传感　器，通过图像采集、图像处理、图像识别等一系列操作，达到在线对电路板焊点检测的目的。　关键词检测　图像处理　图像分割　焊点　中图法分类号ＴＰ３９１．４１；　文献标识码Ｂ　

考虑到传统的检测手段已经不能满足现代工　

业生产水平对产品质量检测的要求，在线检测已经　

成为一个必然趋势。目前，在线检测技术已在自动　

化生产中占有着非常重要的地位。如何提高检测　

效率和检测准确性是目前需要解决的问题，采用机　

器视觉技术与其它检测方式相比，它能够节约时间　和节省劳动力。目前，采用机器视觉技术的检测系　

统具有速度快、精度高、非接触式等优点。本系统是　

对电路板焊点进行检测，主要检测目标是：检测焊　

点的有无及指出漏焊的位置。　

１系统的硬件设计　

系统的硬件构成如图１所示，节能灯管具有功　

率低、亮度高、寿命长等优点，故光源选择节能灯。　

由于要达到在线检测的要求，故该系统选用了具有　

异步复位功能的黑白ＣＣＤ摄像机进行拍照来获取　照片。图像通过采集卡送人计算机进行处理，同时　

在监视器上可显示当前的电路板，供人工检ｉ贝０。　

２系统的软件设计　

系统选用Ｍａｔｌａｂ语言来进行图像处理算法的　

２００６年１１月１日收到　光　ｃ　

图１系统基本构成　

编写，图像信号在图像采集卡中经过Ａ／Ｄ转换为８　位的数字信号，０为暗，２５５为亮，０—２５５对应不同　的明暗情况。该算法的基本原理是采用待检测板　

与标准板的比对来进行检测，故第一步要已知标准　

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机器视觉技术在印刷行业的应用

印品质量自动检测系统

应用一：印品质量自动检测系统

印品质量自动检测系列产品是凌云光视为满足印刷企业对于产品质量控制需求而推出的旗舰产品。系统采用自主研发的表面缺陷检测、色彩测量、快速建模等核心算法，对于特殊缺陷如：条痕、发丝、烫金等均有良好检出效果。为适应用户的需求，可提供不同幅面的彩色检测系统、黑白检测系统，荧光/红外检测系统，通过系统模块组合可以满足高、中端用户对各种印品、不同精度的检测需求。系统广泛适用于包装印刷、标签印刷、商业印刷的质量在线检测和印后复卷终检。

系统功能

·缺陷检测：系统检出印刷过程中的各种缺陷，如：飞墨、刀丝、污迹、蹭版、条痕等。同时，系统可以对印刷构成中的偏色、混色、套印不准进行检测。

·缺陷分级：缺陷检测可以分4个级别进行设置，灵活满足客户不同印品的检测需求。

·缺陷记录：系统将自动显示和记录各种印刷缺陷，为操作人员提供判断依据。

·声光报警：系统发现缺陷后可根据缺陷等级进行不同形式的声光报警，提示操作人员。

·统计分析：记录缺陷区域的具体数据信息，分析缺陷原因，准确跟踪系统的每一步动作。

性能指标 深圳稻草人自动化培训

运行界面

系统特点

·为适应印刷企业快速换版要求，同时考虑到检品机与印刷机的不同应用特点，凌云提供多种自动建模检测方式，可以在2分钟内完成换版建模。

·系统采用高速相机和自主研发的处理算法，检测速度可达到500米/分； 深圳稻草人自动化培训

·检测精度可根据用户需求灵活配置；

·能适应客户不同幅宽的检测要求；

·系统可根据客户要求进行模块化组合。

应用二：静止画面

印刷静止画面监测系统已经被印刷行业广泛采用，系统可以替代频闪灯实现对印刷过程的质量监测，有效降低了工人的劳动强度，提高了印品质量。

凌云光视将色彩测量和缺陷检测功能集成到传统静止画面系统中，开发出可以实现自动检测、自动报警的新一代静止画面检测系统。该系统在性能和功能上全面超越传统静止画面监测系统，是低成本印刷质量控制的首选设备。

机器视觉技术在烟草行业的应用　

苏健凌梁建　（广西中烟工业公司南宁分厂，广西南宁５３００００）　［摘要】机器视觉从２０世纪８０年代开始到现在，其技术已逐渐趋于成熟，在工业自动化的应用将越来越广泛。本文就　机器视觉的概念、系统组成、优点及其在烟草行业的应用作简要阐述。　【关键词】机器视觉；烟草；应用　

一、前言　机器视觉是一门涉及人工智能、神经生物学、心理物理　学、计算机科学、图像处理、模式识别等多个领域的交叉学　科。它不仅是人眼的延伸，更重要的是具有人脑的一部分功　能。“机器视觉”，即采用机器代替人眼来做测量和判断。美国　制造工程师协会ＳＭＥ（Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ　ｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）机器　视觉分会和美国机器人工业协会ＲＩＡ（Ｒｏｂｏｔｉｃ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　Ａｓｓｏ—　ｃｌａｒｉｏｎ）的自动化视觉分会对机器视觉下的定义为：“机器视　觉是通过光学的装置和非接触的传感器自动地接收和处理　一个真实物体的图像，以获得所需信息或用于控制机器人运　动的装置”。机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄　取装置，分ＣＭＯＳ和ＣＣＤ两种）把图像抓取到，然后将该图像　传送至处理单元，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜　色等信息，来进行尺寸、形状、颜色等的判别，进而根据判别　的结果来控制现场的设备动作。机器视觉伴随计算机技术、　现场总线技术的发展，技术日臻成熟，已是现代加工制造业　不可或缺的产品。　机器视觉系统主要包括以下几个过程：１．图像采集：光学　系统采集图像，图像转换成模拟格式并传人计算机存储器。２．　图像处理：处理器运用不同的算法来提高对图像要素的识别。　３．特性提取：处理器识别并量化图像的关键特性，例如烟包顶　部封签位置或者烟包商标纸破损，然后将这些数据传送到控　制程序。４．判决和控制：处理器的控制程序根据收到的数据做　出判别，并输出信号到执行机构去实施相应的动作。例如判　断烟包顶部封签位置数据是否在要求规格以内并发出信号　给执行机构对烟包进行筛选。　机器视觉系统是实现仪器设备精密控制、智能化、自动　化的有效途径，堪称现代工业生产的“机器眼睛”。其最大优　点为：１．实现非接触测量。对检测与被检测者都不会产生任何　损伤，从而提高了系统的可靠性。２．具有较宽的光谱响应范　围。机器视觉可以利用专用的光敏元件，可以观察到人类无　法看到的世界，从而扩展了人类的视觉范围。３．长时间工作。　人类难以长时间地对同一对象进行观察，机器视觉系统则可　以长时间地执行观测、分析与识别任务，并可应用于恶劣的　工作环境。由于机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且　易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成，　因此，在现代自动化生产过程中，用机器视觉检测方法可以　大大提高生产效率和生产的自动化程度，而且机器视觉易于　实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。　７２　二、机器视觉技术在烟草行业的应用　（一）ＣＶ一７５１机器视觉系统在香烟包装质量控制中的应　用　目前，烟草行业的香烟包装生产设备主要为ＧＤ—Ｘ１、　ＧＤ—Ｘ２包装机，香烟的生产速度非常快，达到了４００包，分　钟，由于生产速度很快且产品的包装材料又非常软，所以，在　生产过程中难免会有不合格品产生。随着卷烟市场竞争日益　激烈，烟厂对香烟的包装外观要求越来越高，及时可靠地将　不合格品检测（识别）出来并进行剔除是非常重要的，否则不　合格品将会流到下一道工序被包装和装箱并流入市场，影响　企业声誉。香烟的外观质量目前主要还是依靠人工来进行检　验，检验产品质量效率低且精度不高，况且由于生产速度高，　用人眼根本无法连续稳定地进行，不能满足自动化生产的需　要，在给工厂增加巨大的人工成本和管理成本的同时，仍然　不能保证１００％的检验合格率（即“零缺陷”），其它物理量传　感器也难有用武之地。随着机器视觉技术的不断发展，人们　开始考虑利用光电成像系统采集香烟的图像，尔后经计算机　或专用的图像处理模块进行数字化处理，根据图像的像素分　布、亮度和颜色等信息，来进行香烟外观质量的判别。　ＧＤ包装机香烟质量检测系统由ＣＶ一７５１机器视觉系统、　Ｓｉｅｍｅｎｓ　Ｓ７—２００　ＰＬＣ、Ｓｉｅｍｅｎｓ　Ｔｏｕｃｈ　Ｐａｎｅｌ　ＴＰ１７０Ａ、废品剔除　机构组成，如图１所示，安装在ＧＤ包装机组小盒包装机的出　口输送通道上，使用智能视觉传感器替代人眼来完成检测任　务和逻辑运算工作。　

科技风2017年7月上科技创新

DOI：10.19392/j. cnki. 1671-7341.201713016

机器视觉技术在植保无人机中的应用

邱帅周思宇冯俊青

盐城工学院江苏盐城224000

摘要：机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系

统，得到被摄目标的形态信息。将机器视觉技术和无人机技术相结合，可以给农林业带来巨变。利用近红外设备监测农作物的叶

绿素水平，可以在肉眼可见的10天之前就监测到农作物的缺水、缺肥或虫害问题；安装在无人机上的实时图像处理装置可以快 速、准确的识别出森林火灾。再将地理信息系统（Q9)和基于互联网的地理位置服务（LB9)应用到无人机系统上，则不仅可以发

现农作物的问题和森林火灾等，同时还可以发送回准确的地理位置信息，便于快捷地找到问题发生的具体位置，具有较高的实用

价值。关键词：机器视觉；Q9 % LB9 %植保；无人机

1绪论上世纪90年代，投入巨大资源研究的无人机技术取得了巨

大的进步:材料科学飞速发展，研制出新的材料，运用在无人机 上后，无人机的飞行时间和飞行距离都得到极大的增加;通信技

术的提高了，使得无人机的图像传输和操作效率大大增加。随

着无人机技术快速发展，人们也不再将无人机仅仅用在军事上，

在民用及商业活动中，无人机也开始发挥巨大的作用，森林火灾

监测就是其中之一。森林火灾，会烧光丛林中的树木，烧死动

物，导致森林里的生态环境失去平衡，对森林和森林生态系统造

成极大的破坏。森林火灾如果没有及时得到控制，对森林造成

的危害是非常非常大的。因此如何能够及时的发现森林火灾，

并组织人员将其控制住，就是关键所在。将机器视觉与无人机

技术相结合，植保无人机借助于各种精密的传感器，盘旋、巡逻 于农田和林场之上，将给农民带来丰收，给政府部门提供准确、

实时的信息，带来极大的极大的社会和经济效益。2国内外发展现状与趋势