Matlab生产自动化实验系统机器视觉单元设计+CAD图纸(6)
第二，减少反射，这样可以减少由于光照而给图像带来的额外噪声，使客观景物尽量以不失真的面貌成像，减少图像处理算法的步骤。尽量屏蔽环境光线的影响。在实验室中周围环境光线是基本恒定的，而在工业现场是一个时变的噪声，例如在白天和晚上环境光线就会发生很大的变化。采用封闭的照明方式或增强光照强度就可以屏蔽周围环境光线的影响。
CCD 器件是积分型器件，输出电流信号既和 CCD 器件光敏面上的照度有关，也和两次取样的间隔时间，即积分时间有关。若以 I 代表其输出电流信号，E 代表光敏面的照度，t 代表两次取样的间隔时间，则在正常工作范围内有：
I =KEt=KQ
式中：K 为比例常数；Q＝Et，称为曝光量，单位为 lx•s。
（5）光源
在机器视觉系统中计算机是以采集到的图像数据为基础来进行处理、分析和判断的，抓拍高质量的图像是非常重要的，由于机器视觉相机的敏感度不及人眼，照明光源具有足够的亮度、亮度控制以及保持照明区域亮度的一致性是非常重要的。照明光源一般有白炽灯、平行光源、LED（发光二极管）、红外光源以及激光光源等。实际上，LED光源已广泛应用于机器视觉照明中。多年来，光纤照明配合卤素光源是较为理想的选择方案。但是，随着 LED 的发展和性能、价格方面的不断改进，LED 光源因其显色性好、光谱范围宽，能覆盖可见光的整个范围，且发光强度高，稳定时间长。它在机器视觉应用中的使用也更为可靠，性能也更稳定。以典型红光 LED 为例，其使用寿命长达 100，000 小时，随着其制 造工艺和技术的成熟，价格的降低，有效解决了卤素光源与光纤照明相结合的照明方案中灯光亮度退化快，每隔 1500 小时就需要更换灯泡的不便，必将得到越来越广泛的应用，成为图像领域新的亮点。本设备选择只允许直接反射光线进入相机的轴形照明的方案，是表面照明的最优方案。由于 LED 有无频闪、发热量低、制作成本低、系统柔性强等等优点。可用于本工程中完成芯片、基板对准过程的照明。因此，采用 LED 作为整个视觉系统的光源。对于测量精度要求高、测量点多，又要求以较高速度自动完成测量的高精度测量系统，照明光源对于 CCD 起着至关重要的作用，它是满足测量系统精度要求的关键之一。
在实际应用中应注意以下几点：（1）照明光源的相对光谱功率分布应与 CCD 的光谱响应相匹配；（2）照明光源的安装位置与方向应保持现场有足够的照度；（3）照明光源的发光效率、光亮度要高；（4）亮度可调、寿命长。
2.3 机器视觉单元软件实现
一个完整的机器视觉系统在软件实现上应该包括两大部分内容即机器视觉系统图像获取以及机器视觉系统图像处理两部分。实验中用到的图像获取技术、图像处理技术的数值计算均由MATLAB7.1编程实现。
图2.3机器视觉单元硬件和软件之间的逻辑关系
2.4 本章小结
本章首先阐述了机器视觉系统的基本原理，介绍了CCD摄像机、镜头、图像采集卡的基本原理，选择了合适的硬件组成系统的硬件平台。结合硬件平台，利用设计了机器视觉单元系统的算法等。
3 基于Matlab软件的机器机器视觉单元图像获取
3.1 机器视觉单元图像获取过程
1.工件定位检测器探测到物体已经运动至接近摄像系统的视野中心，向图像采集部分发送触发脉冲。
2.图像采集部分按照事先设定的程序和延时，分别向摄像机和照明系统发出启动脉冲。
3.摄像机停止目前的扫描，重新开始新的一帧扫描，或者摄像机在启动脉冲来到之前处于等待状态，启动脉冲到来后启动一帧扫描。