《基于虚拟仪器的质量检测机器视觉系统的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于虚拟仪器的质量检测机器视觉系统的设计.docx（8页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、基于虚拟仪器的质量检测机器视觉系统的设计基于虚拟仪器的质量检测机器视觉系统的设计yangliu导语：本文阐述了基于虚拟仪器技术的影像增强器质量检测机器视觉系统的设计思想和实现方案,并对系统设计时的技术特点进展了介绍影像增强器是对微弱光信号进展放大的光电图像增强设备。人们可以利用它在光线较弱的情况下观察外界景物或者目的。电路系统制造的好坏直接影响它的质量。不合格的电系统会使影像增强器在使用时轻易产生黑斑电路虚焊、亮点电路短路、闪光和忽明忽暗电路不稳定等故障。因此在影像增强器投入使用之前，必须对其可靠性指标进展考核试验。然而按照我国目前的有关规定和标准对影像增强器进展可靠性考核试验，具有试验时间长
2、、试验条件复杂等缺点。标准要求在影像增强器进展试验时，将试验分为多个试验循环进展。每个试验循环共工作16小时，在16小时中，每工作55分钟休息5分钟。相邻的两个试验循环之间间隔2小时，而且要求一次试验在线工作时间不能小于600小时。另外，在试验经过中还需要反复给瞄准镜施加各种应力光应力、电应力等，并要对影像增强器在各种试验条件下出现的故障进展实时识别和记录，以便事后分析。正是由于可靠性考核试验的复杂性，所以到目前为止，我国还没有可以对影像增强器进展可靠性考核的试验设备近几年，随着计算机技术和数字图像处理技术的不断开展，机器视觉在医学图像、工业消费、质量检测等领域得到了广泛的应用。而虚拟仪器Vi
3、rtualInstruments技术可通过软件将通用计算机与硬件结合起来快速构成可靠的测试或者测控系统。假如将二者结合就可以使机器视觉的分析功能和虚拟仪器的控制功能同时为系统所用，使系统有很高的性能价格比。因此将机器视觉技术与虚拟仪器技术结合起来，开发出的基于虚拟仪器的影像增强器可靠性检测机器视觉系统以下简称可靠性试验系统获得了较好的效果。系统构造和工作原理整个系统分为光机分系统和监测与记录分系统，如图1所示。光机分系统为影像增强器模拟实际工作环境下的光应力、电应力并提供试验时影像增强器的摆放支架，包括光源、大小两级积分球、毛玻璃、光阑、透过率板、平行光管、夜视仪支架、光应力切换运动装置和发光
4、强度探测器等。align=center图1系统整体构造示意图/align监测与记录分系统不仅实时识别、记录影像增强器目镜处产生的黑斑、亮点、闪光和忽明忽暗等故障，还记录与故障图像对应的试验环境参数，最后再对这些试验数据进展分析处理，给出对影像增强器质量的公道评价。考虑系统的实时性的要求和效率，监测与记录分系统设计为分布式构造，由四台图像机和一台治理机经HUB连接为星型网络。每台图像机上安装的图像收集卡PCI-1407与CCD摄像机连接，以配合故障图像识别与处理软件监测、记录相应影像增强器目镜处的故障图像。为理解决故障图像实时存盘问题，每台图像机上还安装了磁盘阵列控制器。治理机上安装有多功能数据
5、收集卡PCI-6024E，以配合治理机软件监测记录试验经过中的各项参数、控制光机局部的光应力切换、电应力开关、增减等。控制箱和适配器是光机分系统和检测与记录分系统的接口，它一方面将来自监测与记录分系统的控制信号转换为运动机构可识别的信号，另一方面将光机局部和其他局部的试验参数转换为监测与记录分系统可识别的电信号，这样两个分系统便形成一个整体。系统工作时，操纵人员首先在治理机上对试验条件如所需要的电应力进展设置，然后，治理机协调通过网络上各进程间的通讯整个系统进展自检，确保各设备预备停当。自检完成后，治理机按照操纵员设置的试验条件对试验条件进展自动设置后才开场进展试验。在试验循环的每个工作循环中
6、，各图像机首先在不出现故障由算法和操纵人员目测保证的情况下获得标准图像，此后与图像机所联接的CCD摄像机不断将影像增强器目镜处的图像转换为标准的视频信号输入到图像收集卡。图像收集卡对视频信号进展分解、收集后将其转换为数字信号并输送计算机进展处理，图像机上的故障图像识别与处理软件对数字图像信号进展实时处理，并识别图像中是否存在故障，假如存在故障便保存，否那么继续判定下一帧。治理机在试验经过中对每帧图像对应的试验环境参数进展同步监测并将它们记录到数据库中。每个工作循环完毕后，治理机控制施加到影像增强器的电应力关闭，确保影像增强器休息，同时控制光机分系统的运动机构改变光阑和透过率板，进展光应力切换，
7、以保证下一个工作循环开场前光应力预备停当。如此重复，直到完成整个试验的多个试验循环为止。开发经过中用虚拟仪器开发平台NILabVIEW5.0PDS和机器视觉软件开发平台NIIMAQVision5.0再结合NISQLToolKit快速开发大局部软件模块。为了进步软件的处理速度用VC+6.0开发底层的故障识别程序，并利用LabVIEW的CIN接口将用C语言编写的程序嵌入整合到软件系统中。用POWERBuilder6.0和MSSQLServer7.0开发状态数据治理模块。用LabVIEW与NIDataSocket编写数据通讯和系统治理模块。这些软件模块分别安装在治理机和图像机上，并且各图像机的软件和
8、配置完全一样，假如要对系统进展扩展，只需要将按图像的配置要求配置的计算机连接到网络中即可。系统使用的技术特点可靠性检测系统有以下技术特点，这些技术特点有效地保证了系统的正常运行。1.系统在非常规光源下进展工作影像增强器用于对微弱的外界光线进展放大，其目镜处物像的亮度大约几十个勒克斯，图像的噪声非常大，对故障识别带来了很大难度。解决问题的方法是在不同的照度下，用LabVIEW和IMAQVision编写程序自动调整图像收集卡的黑白电平和CCD曝光系数，保证故障提取在较高的信噪比下进展。2.系统有很强的实时性按照指标要求，系统要在80ms内进展图像收集、预处理、故障识别、图像存储等一系列操纵，对实时
9、性要求很高。主要采用两个方法解决实时性问题，一是采用磁盘阵列技术，一是用VC编写故障识别软件。按照要识别的故障黑斑、亮点、闪光和忽明忽暗灰度阈值依次降低，面积阈值依次增加的特征，系统中用灰度和面积作为特征参数进展故障识别。用VC编写程序使故障图像和标准图像相减后的结果进展一次腐蚀，再按照所设置的阈值识别故障。将编写的程序编译成.lsb格式，用CIN接点嵌入到LabVIEW程序中。经测试此程序对一帧故障图像进展识别一般需要30ms，完全知足系统的要求。3.图像高速流盘系统中采用的另外一个进步系统实时性的手段是RAID技术。RAID按照不同的存储性能、数据平安性和存储本钱有RAID0到6七种根本的
10、级别和一些根本RAID级别的组合形式。RAID0可以让多个磁盘并行地执行系统的某个数据恳求，把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样就有效解决了磁盘I/O与CPU处理速度之间的瓶颈问题。系统中每台图像机上的硬盘组都通过RAID接口卡连接到系统中来进步系统的实时性。4.分布式同步数据收集与控制整个系统由一台治理计算机和四台图像机协同完成计算工作，在工作经过中有严格的时序关系。在用NIDataSocket编写的通讯模块中，发信者每发出消息给受信者，必须得到受信者确实认后才进展后续工作，这种机制很好地保证了整个系统协调工作。另一方面，为了便于事后区分附属故障，要求保存每一幅故障图像时同时记录对应的系统
11、状态。为此采取同频、同相和同时启动的同步机制。同频是指图像收集和状态收集的频率一样;同相是指将从任一图像收集卡解析出的同步视频信号连接到其他三个CCD的同步输入端，保证四个CCD送到图像收集卡的视频信号相位一样;另外，图像收集卡和数据收集卡的触发端子连接在一起，并且都工作在触发状态下，任一图像收集卡发出触发信号后，整个系统开场动作。图2为经过算法处理后记录下来的含有黑斑和亮点的故障图像。align=center图2含有黑斑和亮点的故障图像/align在将虚拟仪器技术与机器视觉技术结合起来实现整个系统的经过中，为了进步系统的实时性，故障识别局部用VC+来完成。编写完成的算法被编译为虚拟仪器开发平
12、台LabVIEW的CIN接口支持的格式后嵌入整个软件系统。经过测试，使用这种软件整合方式和算法后系统对故障图像进展处理的时间加上图像收集与存盘的时间，总共耗时不超过40ms，完全知足指标的要求，同时，利用虚拟仪器开发平台来完成其擅长的控制功能，开发者只需要专注系统功能的完好性而不必考虑复杂的细节，这就极大地发挥了虚拟仪器的性能，使系统有很强的灵敏性和扩展性，并节省了开发所应支付的费用，进步了系统的性能价格比。1.K.R.Castleman.（数字图像处理）.电子工业出版社，1998.92.NationalInstruments.（MeasurementandAutomationCatalogue）.20003.NationalInstruments.（IMAQVisionUsersManual）.19994.NationalInstruments.（LabVIEW5.0UsersManual）.19995.何斌，马天予等.（VisualC+数字图像处理），人民邮电出版社，2001. 4