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一种无需编程的新型机器视觉系统

文章来源:【工业电器网】 作者:【未知】 点击:次 时间:2017/3/20 10:49:32

一种无需编程的新型机器视觉系统

 

(钟升红  深圳市视觉龙科技有限公司,广东 深圳 518000

摘要:提出了一种无需编程的新型机器视觉系统,该系统针对市场上现有视觉系统使用难度大、对工程师技术要求高等问题,基于嵌入式系统的稳定性、便携性,配合工具可配置的软件开发框架设计了一款小巧且功能丰富的标准视觉产品。该产品已经投入市场,可应用于目标检测、定位引导、测量等多种场景,取得了良好的市场反馈。本文将给出该系统的详细硬件框架以及软件设计思路。

 

关键词:嵌入式系统;DSP;机器视觉;智能相机

 

中图分类号:                  文献标识码:

 

概述

机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断,其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及加工控制信息集成,因此,在现代自动化生产过程中,人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域[1]。由于其具有高精度、非接触、稳定等特点,在国内外工业领域得到了广泛的应用,大大提高了产品质量和生产线的自动化程度[2]

总体而言,国内在机器视觉产品研究开发上与国外相比还有一定差距,目前国内在机器视觉产品研究开发水平上仍处于一个比较低水平[3]。普遍采用的是国外产品。目前应用主要集中在检测、定位、运动控制、机器人等几个领域。而在近2年,在运动控制、生产流水线、诊断、测试、数控设备等几个领域对于机器视觉的应用需求增长最为迅速。对于机器视觉软件的研究也正进一步深入。随着行业应用越来越多,要求越来越高,目前市场上的机器视觉系统已经较难满足行业需求,普遍存在开发难、使用难、销售难等弊端。这些缺点主要表现在系统的标准化程度不够高,针对每一个客户都需要投入大量开发人力,且开发出的系统复用性弱,用户体验不好,后期维护难度大、成本高。因此开发出一款无需编程,配置简单,提供软硬件配置且销售简单的机器视觉系统十分必要。

本文介绍一种无需编程的新型机器视觉系统,针对上述市场现状,其有以下优点:1、可配置的,无需编程,达到像家用电器一样简单易用;2、提供一种通用的应用平台,包含众多的单元机器视觉工具;3、不是基于某种智能相机或通用视觉系统开发的应用系统,它集底层开发和应用开发于一身;4、进行了垂直整合,把核心系统与应用工艺进行了整合;5、模块化,为设备制造商、最终用户后装提供配套;6、系统销售模式简单化;7、系统成本结构进行优化,是具有明显价格优势的产品。下面从硬件、软件两个方面介绍该系统的详细设计思路。

 

硬件框架

该系统基于图像分析技术对设备作业过程进行监视、测量,采用特征提取、模板比对的方式,将现场实时采集到的图像与正常工况的标准图像进行比较,实现捕捉异常、分析判断、报警停机的功能。标准的模板是基于对正常工况下的影像进行分析,提取特征,比对时只是对模板的特征(组合)与现场实时图像中相应的特征进行比较,借以判断是否有异常发生。这种监测方法并不能取代自动设备所具备的自诊断功能,但对防止作业过程走偏 ,防止次品的产出,甚至设备遭受破坏等具有良好的效果。产品由以下几个主要部分构成:

1.   基于DSP/ARM的核心处理器

2.   光学镜头、图像传感器、前端处理及接口(即摄像机部分)

3.   FPGA充当图像处理的加速器和外设接口逻辑   

4.   GPIO和串行通讯

5.   以太网通讯

一种无需编程的新型机器视觉系统

1 系统硬件框架

如图1所示,其中DSP/ARM处理器采用TI OMAP4460 CPU[4],其ARM CortexA9主频达到1.8GHz,内置DSP,这比迄今为止大多数的智能相机硬件平台性能水平都高;相机分辨率以1280x1024为主,同时也支持5百万象素或以上的相机;储存器支持NOR FLASHNAND FLASH,同时可以扩展SD卡;FPGA作为外设的逻辑扩展设备,主要由两个作用:负责图像数据的缓冲和预处理,再送往DSP处理器进行对应的算法处理;通讯方面支持以太网和串口,可以方便和机械手、PLC等设备连接;I/O设置上配备GPIO(通用输入输出),连接现场发送过来的触发信号(输入,触发拍照),和发送到设备的控制信号(输出)。

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