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全面解析机器视觉系统及其优势
在现代工业自动化生产中,涉及到各种各样的检验、生产监视及零件识别应用,例如零配件批量加工的尺寸检查,自动装配的完整性检查,电子装配线的元件自动定位,IC上的字符识别等。通常人眼无法连续、稳定地完成这些带有高度重复性和智能性的工作,其它物理量传感器也难有用武之地。 由此人们开始考虑利用光电成像系统采集被控目标的图像,而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,来进行尺寸、形状、颜色等的判别。这样,就把计算机的快速性、可重复性,与人眼视觉的高度智能化和抽象能力相结合,由此产生了机器视觉的概念。 一个成功的机器视觉系统是一个经过细致工程处理来满足一系列明确要求的系统。当这些要求完全确定后,这个系统就设计并建立来满足这些精确的要求。机器视觉的优点包括以下几点:精度高 作为一个精确的测量仪器,设计优秀的视觉系统能够对一千个或更多部件的一个进行空间测量。因为此种测量不需要接触,所以对脆弱部件没有磨损和危险。 连续性 视觉系统可以使人们免受疲劳之苦。因为没有人工操作者,也就没有了人为造成的操作变化。多个系统可以设定单独运行。 成本效率高 随着计算机处理器价格的急剧下降,机器视觉系统成本效率也变得越来越高。一个价值10000美元的视觉系统可以轻松取代三个人工探测者,而每个探测者每年需要20000美元的工资。另外,视觉系统的操作和维持费用非常低。 灵活性 视觉系统能够进行各种不同的测量。当应用变化以后,只需软件做相应变化或者升级以适应新的需求即可。 许多应用满意过程控制(SPC)的公司正在考虑应用机器视觉系统来传递持续的、协调的和精确的测量SPC命令。在SPC中,制造参数是被持续监控的。整个过程的控制就是要保证这些参数在一定的范围内。这使制造者在生产过程失去控制或出现坏部件时能够调节过程参数。 机器视觉系统比光学或机器传感器有更好的可适应性。它们使自动机器具有了多样性、灵活性和可重组性。当需要改变生产过程时,对机器视觉来说“工具更换”仅仅是软件的变换而不是更换昂贵的硬件。当生产线重组后,视觉系统往往可以重复使用。 机器视觉系统的构成 机器视觉技术用计算机来分析一个图像,并根据分析得出结论。现今机器视觉有两种应用。机器视觉系统可以探测部件,在此光学器件允许处理器更精确的观察目标并对哪些部件可以通过哪些需要废弃做出有效的决定;机器视觉也可以用来创造一个部件,即运用复杂光学器件和软件相结合直接指导制造过程。 尽管机器视觉应用各异,但都包括以下几个过程; 图像采集 光学系统采集图像,图像转换成模拟格式并传入计算机存储器。 图像处理 处理器运用不同的算法来提高对结论有重要影响的图像要素。 特性提取 处理器识别并量化图像的关键特性,例如印刷电路板上洞的位置或者连接器上引脚的个数。然后这些数据传送到控制程序。 判决和控制 处理器的控制程序根据收到的数据做出结论。例如:这些数据包括印刷电路板上的洞是否在要求规格以内或者一个自动机器如何必须移动去拾取某一部件。 机器视觉系统解析 典型的视觉系统一般包括:光源、光学系统,相机、图像处理单元(或图像采集卡)、图像分析处理软件、监视器、通讯/输入输出单元等。图像采集图像的获取实际上是将被测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的数据,它直接影响到系统的稳定性及可靠性。一般利用光源、光学系统,相机、图像处理单元(或图像捕获卡)获取被测物体的图像。光源 光源和影响机器视觉系统输入的重要因素,因为它直接影响输入数据的质量和至少30%的应用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备,所以针对每个特定的应用实例,要选择相应的照明装置,以达到最佳效果。许多工业用的机器视觉系统用可见光作为光源,这主要是因为可见光容易获得,价格低,并且便于操作。常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。但是,这些光源的一个最大缺点是光能不能保持稳定。以日光灯为例,在使用的第一个100小时内,光能将下降15%,随着使用时间的增加,光能将不断下降。因此,如何使光能在一定的程度上保持稳定,是实用化过程中急需要解决的问题。另一个方面,环境光将改变这些光源照射到物体上的总光能,使输出的图像数据存在噪声,一般采用加防护屏的方法,减少环境光的影响。由于存在上述问题,在现今的工业应用中,对于某些要求高的检测任务,常采用X射线、超声波等不可见光作为光源。由光源构成的照明系统按其照射方法可分为:背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。其中,背向照明是被测物放在光源和相机之间,它的优点是能获得高对比度的图像;前向照明是光源和相机位于被测物的同侧,这种方式便于安装;结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上,根据它们产生的畸变,解调出被测物的三维信息;频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上,要求相机的扫描速度与光源的频闪速度同步。光学系统 对于机器视觉系统来说,图像是唯一的信息来源,而图像的质量是由光学系统的恰当选择来决定。通常,由于图像质量差引起的误差不能用软件纠正。机器视觉技术把光学部件和成像电子结合在一起,并通过计算机控制系统来分辨、测量、分类和探测正在通过自动处理系统的部件。机器视觉系统通常能快到100%的探测所处理的产品而不会降低生产线的速度。由于越来越多的制造商正需要“6-sigma“(小于百万分之三的有效单位)结果,以便能够在当今质量意识很强的市场中更有竞争力,这种能力显得非常重要。另外,这些系统能够与满意过程控制(SPC)非常理想的配合。光学系统的主要参数与图像传感器的光敏面的格式有关,一般包括:光圈、视场、焦距、F数等。相机 相机是实际上是一个光电转换装置,即将图像传感器所接收到的光学图像,转化为计算机所能处理的电信号。光电转换器件是构成相机的核心器件。目前,典型的光电转换器件为真空摄像管、CCD、CMOS图像传感器等。真空电视摄像管由密封在玻璃管罩内的摄像靶、电子枪两部分组成。摄像靶将输入光学图像的光照度分布转换为靶面相应象素电荷的二维空间分布,主要完成光电转换和电荷存贮任务;电子枪则完成图像信号的扫描拾取过程。电视摄像管型成像系统具有高清晰度、高灵敏度、宽光谱和高帧速成像等特点。但由于电视摄像管属于真空管器件,其重量、体积及功耗均较大。CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体,是典型的固体成像器件。CCD的突出特点是以电荷作为信号,而不同于其器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包,而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。下图为CCD相机的原理框图。 CCD作为一种功能器件,与真空管相比,具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。 CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor)图像传感器的开发最早出现在20世纪70 年代初。90 年代初期,随着超大规模集成电路 (VLSI) 制造工艺技术的发展,CMOS图像传感器得到迅速发展。CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上,还具有局部象素的编程随机访问的优点。目前,CMOS图像传感器以其良好的集成性、低功耗、宽动态范围和输出图像几乎无拖影等特点而得到广泛应用。 图像的处理和分析 在机器视觉系统中,相机的主要功能光敏元所接收到的光信号转换为电压的幅值信号输出。若要得到被计算机处理与识别的数字信号,还需对视频信息进行量化处理。图像采集卡是进行视频信息量化处理的重要工具。 图像采集/处理卡 图像采集卡主要完成对模拟视频信号的数字化过程。视频信号首先经低通滤波器滤波,转换为在时间上连续的模拟信号;按照应用系统对图像分辨率的要求,得用采样/保持电路对边疆的视频信号在时间上进行间隔采样,把视频信号转换为离散的模拟信号;然后再由A/D转换器转变为数字信号输出。而图像采集/处理卡在具有模数转换功能的同时,还具有对视频图像分析、处理功能,并同时可对相机进行有效的控制。 图像处理处理软件 机器视觉系统中,视觉信息的处理技术主要依赖于图像处理方法,它包括图像增强、数据编码和传输、平滑、边缘锐化、分割、特征抽取、图像识别与理解等内容。经过这些处理后,输出图像的质量得到相当程度的改善,既改善了图像的视觉效果,又便于计算机对图像进行分析、处理和识别。 机器视觉系统的应用 机器视觉系统是实现仪器设备精密控制、智能化、自动化有有效途径,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。对观测与被观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。机器视觉则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。 文章摘自:中国机器视觉网
02-21
2019
天准荣膺“2018年度十大光伏创新技术贡献奖”
2019年1月15日,由上海市太阳能学会、光伏领跑者创新论坛联合主办,中国质量认证中心提供技术支持的“第三届光伏领跑者创新论坛年会暨全球光伏行业领跑者峰会”在江苏常州圆满落幕。经过层层筛选和激烈角逐,天准硅片分选机设备在众多竞争者中脱颖而出,斩获“2018年度十大光伏创新技术贡献奖”。来自全国各地的光伏企业共同见证了这一重要时刻。天准,致力于帮助客户提升产品品质、提高生产效率、降低生产成本。在光伏领域,天准通过引入人工智能、深度学习技术,自主研发的太阳能硅片自动分选设备,相比传统设备的6000pcs/h,检测分选能力高达8000pcs/h,赶超国际同类设备,打破高产能硅片检测分选设备需要依赖进口的局面。对推动中国光伏行业从光伏制造向光伏智造,实现硅片制造业的关键短板装备的国产化、智能化和工艺一体化,及全球光伏行业的快速发展,有着深远的社会效益和战略意义。创新点 • 深度学习的人工智能检测算法,检测准确率高,性能稳定可靠• 检测分选能力8000pcs/h• 可兼容砂浆、金刚线、树脂等不同切割工艺以及单晶、多晶、类单晶等不同类型硅片的检测,并支持黑硅产品的检测• 可与MES系统和工业大数据平台无缝对接• 已申请发明专利、实用新型专利十余项
01-16
2019
SNEC光伏展丨8000片/小时——天准实力重塑中国造
5月28-30日,2018 SNEC太阳能光伏展在上海新国际博览中心举行。本届展会吸引了来自全球95个国家和地区共1800多家企业参展,20余万来自世界各地的专业人士到场参观。 受到全球对替代能源需求的驱动,中国光伏行业成长迅速。就中国太阳能制造行业的设备商而言,市场上本土的设备供应商数量正在增长。然而,对于关键设备还是由国外品牌提供。在光伏组件品控设备市场,硅片分选设备的品质影响着硅片的质量及后续转换效率。而国产设备在技术上跟世界先进水平还有很大差距,主要依赖进口品牌,缺乏核心竞争力。进口设备成本高、货期长、响应差,一直影响着硅片制造企业品控成本和出货效率。如何实现硅片分选设备的国产化?进一步降低中国光伏产业的成本、提升国内光伏产品在国际上的竞争力已迫在眉睫!本次SNEC展,作为中国具有研发亚微米级超高精度测量仪器能力的科技型企业,天准展示的产品是太阳能硅片分选设备,据悉该设备是目前为止,能够彻底替代进口分选设备的国产设备。相比传统6000片/小时的产能效率,天准硅片分选设备高达8000片/小时。“天准太阳能硅片分选设备,不仅凝聚了天准多年的机器视觉技术和经验,而且引入深度学习的AI软件,使检测分选效果达到理想水平的同时,也大大缩短了设备的调试时间以及人力的投入。”天准大客户总监尤毅介绍。据知情人透露,该设备与国外品牌在客户现场同等条件下进行验证,各项性能指标均已达到甚至超过国外品牌,现场获得客户的高度认可。并已与协鑫等光伏龙头企业签署合作协议。这也是天准继2013年“将测量精度成功推进至 0.3微米,使中国成为继德国日本之后掌握该技术的第三个国家”事件之后,再次突破业界极限,用品质重塑中国造。来源《索比光伏网》
05-31
2018
SNEC丨天准,品质的坚守者
受到全球对替代能源需求的驱动,中国光伏行业成长迅速。就中国太阳能制造业的设备商而言,我们注意到市场上本土的设备供应商数量正在增长。然而,对于关键设备还是由国外品牌提供。如何提升国内光伏产品在国际上的竞争力?进一步降低中国光伏产业的成本、实现硅片分选设备的国产化已迫在眉睫! 5月28-30日,天准携8000片/小时产能的太阳能硅片分选设备与您相约2018SNEC展,一站式解决硅片品控设备国产化问题!第十二届国际太阳能光伏与智慧能源展(SNEC 2018)时间: 2018年5月28-30日地点: 上海新国际博览中心展位: N5-003展品: 太阳能硅片自动分选设备
05-25
2018
上海CCMT丨天准,为智造而来
从美国倡导的工业互联网到德国的工业4.0,再到中国制造2025,各具代表性工业化与信息化融合发展战略均指向智能制造。面对日益复杂、多变的检测需求,如何高效、柔性的解决制造中的难题?天准将不负春光,携多款智能检测新品与您相约CCMT2018上海数控机床展。第十届中国数控机床展览会(CCMT2018)时间: 2018年4月9日-4月13日地点: 上海新国际博览中心展位: W4-A418展品: 3D曲面玻璃检测系统,3C结构件检测系统,闪测影像仪VMQ100、VMQ432,高端影像测量仪VMU322,龙门影像测量仪VMG672。
04-04
2018
苏州市委书记周乃翔到访天准
2018年3月26日,江苏省委常委、苏州市委书记周乃翔一行莅临天准视察调研,苏州市副市长、虎丘区委书记徐美健等各级领导陪同调研,公司董事长兼总裁徐一华博士接待并陪同参观公司与生产现场。徐一华博士向来宾就行业形势、公司发展和产品与技术等相关情况做了介绍。天准始终致力于服务精密制造业客户群,为客户提供领先的机器视觉与智能制造产品与服务。其中机器视觉业务包括视觉测量设备、视觉检测设备等,天准在此领域拥有领先的技术优势和丰富的产品线。依托这一核心优势,天准将业务深度拓展至整个智能制造领域,已经形成系统的、全面的业务布局。周书记边听边看,不时停下脚步细细询问产品细节,对天准以科技创新驱动企业发展大为赞赏,并勉励天准加快推进IPO,实现企业跨越式发展,为中国智能制造竞争力提升做出更大贡献。
03-27
2018
追求极致品质,天准从不将就
品质作为企业生存之本,是企业赖以生存的根本保障,唯有对品质精益求精,才能提高企业在市场上的竞争力。天准携手品质中国,共同剖析国家质量基础,把握行业发展趋势,促进中国制造,铸质量之魂。目前3C产品的检测一直是检测行业的一大难点,其中3D曲面玻璃和3C结构件更是难上加难。天准以不变应万变,用来自未来的测量方案,从容应对每一种工艺要求。3月29日天准携全新产品与您相约深圳会展中心,为您带来一场别开生面的品质盛宴。第19届深圳国际机械制造工业展览会(SIMM2018)时间: 2018年3月29日-4月1日地点: 深圳会展中心展位: 6号馆-6J39展品:3D曲面玻璃检测系统3DS200,3C结构件检测系统UMD300B,快速闪测影像仪VMQ100、VMQ432,经典影像测量仪VMC322。
03-26
2018
双party完美谢幕,天准,与您相约上海ARE
3月上海SIA工业自动化展和上海慕尼黑电子展已完美落幕,天准携全新系列直线模组产品,通过产品在自动化行业中的应用演示,为观众多角度呈现天准模组的创新技术成果,为客户带来一场全新的“模”力盛宴。天准模组以其模块化的机构设计、高标准的工艺制造要求,帮助客户在自动化行业中赢得市场竞争力!人间四月芳菲尽,而天准四月“模”力不减,4月2日-4日上海ARE工业自动化及机器人展,邀您继续共同见证天准模组的不平凡之路!2018上海ARE国际工业自动化及机器人展览会时间: 2018年4月2-4日地点: 上海新国际博览中心展位: E7馆A087展品: 直线电机模组、同步带模组、丝杆模组,直角坐标系展示、双动子直线电机展示。上海SIA工业自动化展上海慕尼黑电子展
03-26
2018
【新时代新气象新作为】 苏州高新区:坚持创新引领 推动区域发展高质量
作为全国首批国家级高新区、苏南国家自主创新示范区核心区,苏州高新区坚持创新引领不动摇,通过引进创新载体和平台,打造开放包容的创新生态,提升区域创新能极,奋力走在高质量发展最前列。位于苏州高新区科技城的天准科技,专注于精密测量仪器制造。企业自主研发的高精度坐标测量仪达到全球顶尖水平,最高精度可以达到0.3微米,相当于头发丝的200分之一。由此,中国成为继德国、日本之后掌握同等高精度测量技术的第三个国家。该创新项目的突破,进一步为我国精密制造业提供工业自动化和智能化解决方案。黄色仓库副总裁杨聪:“可以广泛应用到一些高端领域,解决这些领域长期以来无法实现的检测需求,同时我们现在扩展到智能制造领域,为智能制造提供专业的装备。”创新型企业的蓬勃发展,得益于当地开放包容的创新生态。将大院大所作为重要创新策源地,苏州高新区先后引进或建立清华苏州环境创新研究院、北斗丝路学院等80多家创新载体平台,打造"高端、高质、高效"的产业技术创新源头,目前全区各类研发机构超过1000家,全社会研发投入占地区生产总值比重达3.5%。将高精尖人才作为创新的中坚力量,苏州高新区在全球范围内引才聚才,在硅谷建立北美离岸创新创业孵化基地,在澳洲建立研创中心,对全球顶尖人才领衔的团队或项目,最高给予1亿元的综合资金扶持;对高成长科技企业给予最高1000万元奖励,让这里成为人才创新创业的乐土。目前全区集聚各级各类科技领军人才和创新团队超过800个,人才总量超过21万人。苏州博思得电气有限公司博士范声芳:“人才引进的政府奖励,还有专利申请的政府奖励,像这些政府支持 ,使我们研发有更多精力专注于开发产品。”创新要素的大力集聚,带来创新产业的裂变式发展。在苏州高新区,以大数据、云计算、物联网为代表的新一代信息技术产业;以高端装备为代表的军民融合特色产业以及以新能源、生物医药等为代表的新兴产业已经形成产业集群,成为推动高质量发展的创新能极。目前,苏州高新区新兴产业产值、高新技术产业产值占规模以上工业总产值比重分别达到56.3%和78.5%,成为具有全国影响力的产业科技创新高地。苏州市副市长、苏州高新区党工委书记徐美健:“‘高’和‘新’一定要有高端要素的集聚,增强创新的‘浓度’,把整个创新的生态打造得更加完善,使苏州高新区能够成为全省高质量发展的最前沿。”文章摘自:江苏发展大会
03-01
2018
双party在沪,你来吗?
如何解决工业自动化模组产品的交期难题?汪年新春,天准将携全新镶钢导轨系列模组产品亮相上海SIA国际现代工业智能装备展和上海慕尼黑电子生产设备展。2018,天准整装待发,诚邀您的光临!第十五届2018上海SIA国际现代工业智能装备展时间: 2018年3月7-10日地点: 上海国家会展中心展位: 4.1馆-4-E163展品:直线电机模组、同步带模组、丝杆模组,直角坐标系展示、双动子直线电机展示。2018上海慕尼黑电子生产设备展时间: 2018年3月14-16日地点: 上海新国际博览中心展位: W1馆W1-1450展品:直线电机模组、同步带模组、丝杆模组,直角坐标系展示、双动子直线电机展示。
02-26
2018