Расшифровка промышленной камеральной визуализации: подробный анализ принципов инспекции

Промышленные камеры являются глазами машинного зрения, а понимание их основных принципов имеет ключевое значение для оптимизации производительности. В этой статье рассматриваются основные технологии, лежащие в основе промышленного камерного зрения, что поможет инженерам и энтузиастам понять внутреннее устройство и настроить свои системы для достижения успеха.

1. Основные компоненты промышленной камеры

Прежде чем перейти к принципам работы, давайте разберемся с основными элементами:

Оптическая система: Объектив — это сердце, собирающее свет. Важно выбрать объектив, соответствующий полю зрения, глубине резкости и разрешению конкретного применения. Например, для камеры с разрешением 5 мегапикселей требуется объектив, способный воспроизводить детали, соответствующие размеру пикселя.

Датчик: CMOS- или CCD-датчик преобразует свет в электрические сигналы. Ключевые метрики включить Квантовая эффективность (QE) , которая ideally должна быть выше 60% для оптимального преобразования света, и Динамический диапазон , которая должна превышать 70 дБ для обработки широкого диапазона интенсивности света.

Процессор изображения: Этот компонент выполняет такие задачи, как Байеровская интерполяция , снижение шума , и коррекция цвета , с использованием алгоритмов, таких как матрица 3x3, для балансировки уровней белого.

2. Основные принципы промышленного машинного зрения

После того как изображение захвачено, в действие вступают эти передовые принципы для извлечения значимых данных:

Извлечение признаков: Алгоритмы, такие как оператор Кэнни для обнаружение краев или Нормированная взаимная корреляция (NCC) для сопоставления шаблонов используются для определения местоположения конкретных целей с субпиксельной точностью, часто достигая точности 0,1 пикселя.

Коррекция искажений: Для обеспечения точности измерений искажения корректируются с использованием методов калибровки. Это позволяет рассчитать радиальные и тангенциальные коэффициенты искажения (k1,k2,p1,p2), чтобы поддерживать погрешность измерений в пределах ±0,05 мм.

Компенсация движения: Для движущихся объектов важно предотвратить размытие. Это достигается путем регулировки времени экспозиции в зависимости от скорости объекта (например, время экспозиции ≤500 мкс для объекта, движущегося со скоростью 1 м/с) и использования глобального затвора.

3. Практическое применение промышленных камерных систем

Эти принципы находят применение в различных отраслях:

Измерение размеров: Путем калибровки пикселей в реальных единицах (например, 1 пиксель = 0,02 мм) эти системы могут выполнять высокоточные измерения с повторяемостью ±1 мкм.

Обнаружение дефектов: С использованием моделей глубокого обучения, таких как ResNet18 промышленные камеры могут классифицировать поверхностные царапины и другие дефекты с точностью более 99,5%.

Навигация роботов: С помощью многоточечной калибровки эти системы могут направлять роботов, преобразуя координаты камеры в систему координат робота с минимальной погрешностью, часто менее 0,1°.