構建包含工業(yè)相機、光源和被攝物體的圖像獲取系統(tǒng)，并且選用Labview或Matlab、Halcon、NiVision等軟件平臺，通過打印標定板求解相機內外參數(shù)，完成現(xiàn)場系統(tǒng)標定。

針對具體實物體開展攝像實驗，經過圖像的預處理和后處理，實現(xiàn)對其主要外形尺寸（二維）的測量。

對具體實物體開展攝像實驗，經過圖像預處理和后處理，識別出其表面缺陷并進行定位。

二、實驗原理

機器視覺的概念

機器視覺是利用機器替代人眼進行識別、測量、判斷等操作。其系統(tǒng)通過攝像頭把拍攝對象轉化為圖像信號，再由圖像分析系統(tǒng)進行分析、測量等工作。一個典型的機器視覺系統(tǒng)包含照明、鏡頭、相機、圖像采集卡和視覺處理器這5個部分。

軟件平臺相關

HALCON是世界范圍內廣泛使用的機器視覺軟件，它擁有適用于各類機器視覺應用的完善開發(fā)庫，包含Blob分析、形態(tài)學、模式識別、測量、三維攝像機定標、雙目立體視覺等高級算法。HALCON支持Linux和Windows操作系統(tǒng)，并且可以通過C、C++、C#、Visual Basic和Delphi語言訪問。HALCON與硬件無關，支持大多數(shù)圖像采集卡及帶有DirectShow和IEEE1394驅動的采集設備，用戶能借助其開放式結構快速開發(fā)圖像處理和機器視覺應用軟件，具有良好的跨平臺移植性和較快的執(zhí)行速度。

尺寸測量與缺陷檢測原理

本實驗中的尺寸測量是運用機器視覺對考察對象的尺寸、形狀等信息進行度量；缺陷檢測是借助機器視覺手段分析零部件信息，從而判斷是否存在缺陷。尺寸測量和表面缺陷檢測都可以通過邊緣檢測來實現(xiàn)。圖像邊緣是指其周圍像素灰度后階變化或屋頂狀變化的那些像素的集合，存在于目標與背景、目標與目標、區(qū)域與區(qū)域、基元與基元之間，具有方向和幅度兩個特征。沿邊緣走向，像素變化比較平緩；垂直于邊緣走向，像素變化比較劇烈，這種劇烈可能呈現(xiàn)階躍狀，也可能呈現(xiàn)斜坡狀。并且，一階導數(shù)認為最大值對應邊緣位置，而二階導數(shù)則以過零點對應邊緣位置。在傳統(tǒng)邊緣檢測方法里，基于一階導數(shù)的邊緣檢測算子有Robert算子、Sobel算子、Prewitt算子等。

三、實驗器材

MER – 500 – 7UM彩色數(shù)字相機，putar8mm，；三腳架；標定板，；計算機；被測工件；游標卡尺。

四、實驗內容與步驟

實驗內容

搭建視覺測量系統(tǒng)；采集標定板與被測工件圖像；利用HALCON軟件進行相機標定，同時分別對被測工件進行尺寸測量與缺陷檢測。例如，對于某些有開孔的工件，開孔的作用是或者定位，若孔的尺寸過大（或過?。?，會導致外接接口安裝不穩(wěn)定（或定位不準確）。同樣，若存在不規(guī)則缺陷使得開孔過大（或過?。鄷е律鲜鼋Y果，所以對這類面板在使用前進行尺寸測量與缺陷檢測是非常必要的。

實驗步驟

依據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，選擇合適的機架安放地點，要求光照強度適合、穩(wěn)定，安裝位置平坦，并且盡量保持相機鏡頭的中心線與測量平面的法線平行。

啟動計算機，打開大恒圖像采集軟件，將相機與計算機連接。在測量平面上放置白色背景（白紙），將標定板放在白色背景上，調整標定板的位置，使得標定板完全落在相機視場內部，對標定板進行圖像采集。

保持相機所有狀態(tài)不變，放置好被測工件，依據(jù)被測工件材質選擇合適的背景色調，調整光源強度與打光方式，對被測工件進行圖像采集，搭建視覺測量平臺。

利用HALCON軟件編寫工件的尺寸測量程序，按照流程對面板尺寸進行測量。

五、實驗結論

通過實驗可知，編寫合適的軟件時，HALCON能夠達到較高的精度。由于開孔尺寸較小，實際人工測量較難實現(xiàn)高精度測量（寬度無法使用游標卡尺測量），機器視覺具有非接觸的突出優(yōu)勢。在本次實驗中，較好地完成了實驗要求，實現(xiàn)了實驗目的，初步了解和掌握了機器視覺的操作流程與軟件后續(xù)處理。