视觉传感器在榴弹弹体图形辨认检测体系上的使用

　　一：概述
1.    榴弹弹体直径做为其很重要的技能指标，前期检测依靠人工或许机械检测，功率低，而且简略犯错，不利于大批量、高速度、高可靠性的现代化出产；
2.    跟着图画辨认的理论技能和使用可靠性以及检测精度的大幅进步，此一现代化的图画检测和辨认技能很多使用到军工和民用产品的出产领域，以簇新的检测办法完结曾经无法抵达的杂乱的检测意图；
3.    美国邦纳工程世界有限公司（Banner Engineering）长时刻专业致力于高端光电检测和视觉检测技能研制和制作，是此职业的全球领跑者，此次使用邦纳的130万像素的视觉检测体系用于检测榴弹弹体直径，是美国邦纳的专业视觉体系工程师经过长时刻丰厚的经历堆集和缜密理论核算，并依据项意图详细特征而规划的解决计划，咱们有充沛的理论和很多的实践使用实践数据依据来证明计划的可行性；
4.    邦纳视觉体系内置多种检测东西，以强壮的软件功用以简略的打包组态的开发方法由专用开发软件设置并经下载到视觉控制器，即可完结一切的预设检测使命；和现在的一些视觉体系不一样的是邦纳视觉体系无须软件底层杂乱的二次开发作业，因而开发快速，软件和硬件可靠性极高；
 
　　二：榴弹弹体检测内容
 
1. 设定以下束缚检测条件：
l        检测方针是榴弹外观：
1，弹带部直径：合格品上下限：31mm-31.13mm。检测精度：正负0.015mm
2，定心部直径：合格品上下限：29.8mm-29.9 mm。检测精度：正负0.015mm
l        检测条件：
方针物状况：停止 或 运动         
检测布景： 背光源
    体系检测现场有防爆要求
2. 检测成果：
   当检测体系得到的检测数据，未抵达给定合格品上下限或许精度要求，体系将由程序开发者界说一个显式的输出状况（比方输出继电器吸合）供其它体系或执行机构调用；
   体系的检测条件和检测进程可答应改动和实时监控。
 
　　三：体系整体解决计划：
 
1．依据对本次检测束缚条件的了解，为了取得杰出的检测作用，咱们决议选用130万像素的高精度视觉产品并合作高安稳度平行背光源来完结检测使命。
2．将相机笔直设备在检测面的上方，背光源笔直于检测面下方，并使相机、被测物的检测面、光源保持在同一轴面，这样就能够使用直径检测东西准确的丈量出弹带部和定心部的直径，而且能够合作防暴盒和防暴电缆能够抵达防暴的环境要求
 
3．完结防爆环境阐明：
现场检测环境要求视觉体系有必要具有防爆功用，咱们决议选用加装防爆盒和防爆电缆的方法来满意防爆环境的需求。
3.1 视觉传感器的防爆处理进程
在视觉传感器外边加一个密封防爆箱，防爆箱有一面选用同光率杰出的防爆玻璃并使其与视觉传感器的镜头一面紧贴，这样既能够确保现场环境的防爆要求有能够确保视觉体系的摄影精度。
3.2 视觉传感器通讯和供电电缆的防爆处理进程
   因为通讯和供电电缆和视觉传感器相互衔接，而且没有防爆等级，故要用专用的具有防爆等级的电缆替代，咱们能够将原有的电缆放在视觉传感器防爆盒内，然后用等芯的防爆电缆作转接处理，并将防爆电缆引出防爆盒的部分用防爆密闭接头作密封处理
3.3 光源的防爆处理
   在光源外边加一个密封防爆箱，防爆箱有一面选用同光率杰出的防爆玻璃并使其与光源发光一面紧贴，这样既能够确保现场环境的防爆要求有能够确保光源光线的强度。
3.4光源供电电缆的防爆处理进程
将原有的电缆放在光源防爆盒内，然后用等芯的防爆电缆作转接处理，并将防爆电缆引出防爆盒的部分用防爆密闭接头作密封处理

4.1  P4 1.3 50mm镜头 13mm增倍镜 50×50背光源
4.2  背光源由高亮度LED组成，构成面发光元件，LED上有半透明资料，构成安稳的平行光源供视觉体系选用；
4.3    调整发光面，使得被测面呈现清晰可见的边际，以得到高精度的检测成果；
4.4   调整镀膜的高精度的光学变焦镜头来获取最大视界，确保130万像素的最大使用率；
选用背光源阐明：
1、  背光源是由密排的高亮LED组成，模仿面发光的作用，在密排LED灯上面半透明的塑料隐瞒，让光线充溢在背光光源壳体里边，构成安稳的光学环境。一起经过特制半透明的塑料片将剩余的光线过滤宣布相似平行光的光线。这种光学环境特别适合在物体的形状和尺度的检测。
2、  在丈量尺度的时分，咱们把发光面收窄，让发光面稍大于被测物体，使得被测物体的旁边面（假如被测物体外表十分亮光）不反光。这样，咱们的被测物体的边际将呈现出一清二楚的图画出来，抵达精细丈量的成果。
加装玻璃关于检测成果影响阐明：
   加装玻璃后不会关于检测的实践成果有什么影响。因为玻璃的通光率比较好，可是要注意以下方面：
A、咱们要选用通光率较好的玻璃，这样确保有满意的照明强度。
B、要选用平坦的玻璃，这样能够防止视像的变形。
 
5. 传感器结构特色：咱们选用体积较小的一体式视觉传感器（镜头＋摄像头＋视觉处理器＋控制器），能够确保传输数据不 遭到外接EMI搅扰,具有杰出的EMC特性；
结构尺度（图2）

5. 光源结构图
 
　　四：检测计划详细描绘：
1.     榴弹弹体检测进程描绘：
因为要对弹体的弹带部和定心部两个部分一周直径进行检测，而且弹体的定心部的尺度比较长，所以要经过水平滚动和上下移动视觉传感器来完结检测进程。
a、在视觉传感器和光源之间作联动处理，来确保上下移位时视觉传感器的摄影水准一致性；
b、当弹体抵达检测工位时，机械部分给传感器一个触发摄影信号，检测弹带部和定心部部分尺度。然后水平滚动弹体检测其他视点的直径，在每一次滚动视点到位后，机械的滚动设备宣布一个触发信号给视觉传感器触发摄影（详细弹体的滚动次数由客户的检测要求决议）。
C、上下移动弹体到余下的检测部分，并在移动到位后机械部分给传感器一个触发摄影信号来检测余下定心部尺度的直径。然后水平滚动弹体检测其他视点的直径，在每一次滚动视点到位后，机械的滚动设备宣布一个触发信号给视觉传感器触发摄影（详细弹体的滚动次数由客户的检测要求决议）。
1.1单次视觉体系检测进程描绘：
1.1.1       由机械上设备的一个检测到位设备，触发视觉体系摄影；
1.1.2       视觉体系依照预先的设置，将规范图形和此次摄影得到的图形作比照，体系主动调整和平移坐标，调整到正确的检测方位得到图形检测规范方位；
1.1.3       依照预先的设置核算需求检测的方针数据；
1.1.4       将成果输出：开关量或许RS232接口数据或许是TCP/IP接口数据；
1.1.5       下次检测
 整个检测周期不超越200毫秒

2.     视觉体系软件设置和调整进程
2.1 摄影后，调整曝光的参数，终究取得比照度最佳的图片
                           过程1 摄影，得到高精度图形
 
 2.2 设置定位东西，以得到测验基准数据
                          过程2:设置定位东西
   2.3 选用边际东西，得到准确的榴弹检测方位的坐标
            过程3:设置边际东西
2.4：选定丈量东西：依照2.3设置的边际得到被测直径
过程4:设置丈量东西
因为要丈量两段直径所以选用2个丈量东西
  
 2.5 选定测验东西：依据丈量东西的测验成果的数据，依照给定丈量条件设定判别条件，以输出正确的丈量成果到给定输出接口；
 
过程5:设定测验东西1 (方位1断定)
 
    2.6 发动视觉体系主动运转
                  过程7:经过监视器观测到的运转状况；
过程8:经过核算机专用软件监测一切实时运转数据；
此刻的实践运转成果为：定心部：1037.7像素 弹带部：1082.3像素
过程9:运转时刻，得到准确的检测时刻周期，以满意快速检测的要求；
过程10:调整旋转偏移视点，以补偿机械定位引发的视点差错，完结主动准确检测
 
五：定论和检测精度阐明：
此次检测选用130万像素的视觉产品，其分辨率为1280X1024；
当横向视界规模为35mm时 其物力安稳的检测精度：35mm/1280×1000=27.34375mm/像素，因为本视觉体系具有亚像素算法，最高4倍的采样速率,能够将物理精度进步4倍，所以实践安稳检测精度为：8微米/像素；
精度契合对方优于正负15微米检测精度要求；
实践检测周期最大200毫秒，契合优于10秒的检测时刻要求；
　　亚像素测验阐明：
 
这个图片是一张规范的是非比照图例，咱们在两种灰度的界面上，运用边际定位东西能够容易的观测由暗到亮的灰度改变。在这个检测中边际改变点的坐标为（492，565），此刻的采样速率为1。
被扩大的图画，咱们能够观测到每一个像素点的灰度改变。
 
选用4倍采样速率时，此检测的边际定位坐标为（491.5，564）
经过挑选不同的采样速率，能够进步检测精度。咱们产品最高能够分辨出1/4个像素的精度。