自动机器视觉与科学成像为电子产品检测速度和精确性开辟了新途径
吴康

摘要：有本主要介绍自动机器视觉与科学成像技术在电子产品自动生产线检测速度和精确度的优势特征与分类应用
关键词：机器视觉 图像采集 光学字符 自动生产线

1、前言

   近年来，计算机技术不断进步，使得图像采集成为一种广为使用的测量数据来源，从而推动了计算机自动机器视觉与科学成像技术在电子产品捡测技术有了新的突破,所以才会有“任何通过人来完成的检测过程都适合于用机器视觉技术来代替”新机理。这是因为与机器相比，人有情绪，会疲劳，故把人用作机器是不可靠的，因此该新机理的出现是必然的。

   其自动机器视觉与科学成像技术的呈现却取源于图像采集成为一种广为使用的测量数据来源。

   日新月异的机器视觉技术，正在代替人进行全自动的产品检测、工艺验证，甚至实现生产工艺的自动控制。

   机器视觉的优势是显而易见的，与人眼相比，机器不仅不会疲劳，具有人所不具有的一致性和重复性，而且机器可以看到和使用可见光以外的其它光源信息。检测速度和精确性也是机器视觉检测具备的一个明显优势。

   当今，之所以机器视觉检测的速度和精确度成为电子产品检测的新途径，这取决于以下二种类型的糸统所具特征优势。其一为图像采集的系统组件与应用软件，其二为生产车间标准的机器视觉系统。值此分就这二类糸统特征与应用作简述。

2、自动机器视觉与科学成像技术中的图像采集系统组件与软件

   2.1图像采集系统组件己建立一套图像采集方案必备的设备有图像采集硬件、驱动软件和应用软件。硬件可提供图像捕获、定时和控制功能；驱动软件通过一个标准的APl接口对硬件进行操作；应用软件可以将硬件和驱动软件结合到特定应用的解决方案中，并大大缩短开发时间。

   2.2 而图像采集(IMAQ)驱动软件又是支持Windows2000/NT/XP/Me/9x的IMAQ硬件的完全图象采集驱动软件。它支持所有IMAQ的硬件，可在LabVlEW，LabWindows/CVI，Measurement Studio(VisualBasic和Visual C++)中任意调用。

   2.3在应用开发软件上又具有用以下模块

   *视觉开发模块(Vision Development Module),以NI公司产品为例

   视觉开发模块，是专为开发机器视觉和科学成像应用的工程师及科学家而设计。该模块包括视觉生成器(Vision Builder)和IMAQ视觉(1MAQVision)两部分。其中视觉生成器是交互式环境，它让开发人员无需编程，即能快速完成视觉应用的模型建立。IMAQ视觉是—套包含各种图像处理函数的功能库。

   与其他视觉产品不同，视觉生成器和IMAQ视觉软件配合工作，能简化视觉系统的软件开发工作。视觉生成器能够自动产生一个在LabVIEW环境下使用的IMAQ视觉框图(见图1所示)，框图包括与您在NI视觉生成器中所进行—系列操作相同的功能。可将此框图集成到您的自动化或产品测试应用中，以便系统可以同时支持多种功能，如：运动控制，仪器控制，或数据采集。您还可以安装LabVlEWRT，充分利用嵌入式系统功能，这将带给您更高的稳定性和灵活性，及使用简易性。

   *光学字符辨认软件(OpticalCharacterRecognition，OCR)

   OCR软件是基于计算机的工业用字符辨认软件，用来在工业处理变化不良质量图像的情况下，仍提供高速、可靠的字体阅读性能。OCR提供简中易用的功能来阅读文字字母。典型的应用包括辨认半导体晶片上的序列号、元件、电子封装、磁盘磁头、及其他小型元件。OCR软件是1MAQVision的附加工具套件。

   *自动检测视觉生成器

   自动检测视觉生成器是—种可配置的机器视觉软件，您可利用它完成模型建立，基准设定和应用程序配置等实际应用。NI自动检测视觉生成器，无需编程即可升级到强大的编程环境：如LabVIEW中。它带有内置式开发界面，因此您能迅速完成监视，指导和鉴定应用。该软件还包括能够建立复杂通过/失败判断，数字I/O设备控制和与PLC等串行设备通讯等程序应用的功能。利用NI检测视觉生成器,能完成：

   在交互式，菜单驱动的环境下开发机器视觉应用；自动生成LabVlEW代码；控制数字I/O，PLC和其他串行设备；利用刚PCI和PXI图像采集设备和1394总线(火线)的工业像机采集图像硬件。该自动机器视觉与科学成像技术中的图像采集系统组件与软件产品己有NI公司的产品糸列产品在市场问世。

   2.4、在电子产品生产线上的应用

   通过配置机器视觉和图象处理的硬件部分，并提供相应的可俱进行二次开发的软件平台，使制造商的工程师可以针对自已的产品，较容易的进行视觉识别软件开发，为—般的生产线提供较为灵活和价格相对便宜的机器视觉检测系统。如在生产自动线上对各不同规格软盘定位孔尺寸作精确的检测；又如电气电子装配中连接器的引脚间距、数目，以及进行条形码的验证和标签的检测等；并及时发现生产线上的错误并提高直通率，对每个线路板进入和离开每个流程时进行跟踪，为生产线产量的优化和有效的缺陷分析提供足够的数据。

3、生产车间标准的机器视觉系统

   3.1先进的视觉系统功能

   该视觉系统提供了一整套完整强大有效的检测工具，表面质量检验，尺寸测量，导向定位，光学字符校验和阅读，二维码阅读。例如：其中的PATFIND定位功能提供了高精度和绝对可靠性，特别是在极其恶劣的制造环境下，如不良的灯光，或工件外观不断改变的情况下，亦能保证达到其测量精度，保证测量的重复性和可靠性，同时可通过各种参数的优化设置，快速达到检测的目的。图3为工件定位精度与尺寸测量示例图。

   3.2快速，简易的软件设置

   该视觉系统不需高级语言编程，只需通过Excell表单界面进行设定操作，既快速又简易，并可在线地根据产品的不同特性修改和完善你的程式参数(见图4所示)，同时表单可以直接用来完成运行时的友好用户界面。

   3.3一体式的用户环境

   Explorer是集成的视觉系统用户开发环境，类似Windows界面，它不但可更有效的进行程式开发，并提供强大的系统管理工具，使得程序设置，监控和系统管理更简单(见图3所示)，这种视觉系统所提供的简单实用的网络型开发环境，使得基于生产车间的低成本用户更快速地开发项目。

   3.4网络使得运用更简

   不管是系统的远程操控，数据的集中处理，还是简单的糸统组网，内置的以太网接口使得一切都变简单了。系统支持各类标准的网络协议和总线协议，使用这些都不需通过额外的连接工具就可直接连接到PLC等上位机进行操控。

   3.5具有一蓝子的解决方案

   该类视觉系统还可以和各种视觉附件搭配起来，如灯光，镜头，I/0外设到LCD显示器，项目提供了整套解决方案。

   上述生产车间标准的机器视觉糸统也是属通用智能视觉系统并成产品,其COGNEX公司产品己成为糸列推向市场，特别需要指出的是与配套的有各类视觉传感器,如彩色视觉传感器、高度集成视觉传感器及高性能脑独立式视觉传感器等。

   4、机器视觉与科学成像技术发展的新要求

   4.1检测的速度和效率应在机器视觉检测系统的易操作性和低成本维护，编程和程序维护的难易程度、人机操作交互界面掌握和使用的难易上清晰的表现出来,一句话简单易用。

   4.2应是在光源的选择与新的图像识别技术及被检对象三维信息的获取和应用(见图2例)这也成为许多和制造厂商,如Agilent、Omron公司新的经济增张点。

   4.3应有坚固的实时紧凑视觉(CompactVision)系统。

   它能为各种监测，校准，测定和识别应用提供具有灵活性，集成性和坚固性的系统。结合3个火线(FireWire)接口的高性能处理器使坚固的实时紧凑视觉(CompactVision)系统可以应付任何监测工作。可选的多种数字I/O使系统可以和范围广泛的自动化设备通信，包括PLC、继电器和机器人。并经过设计，系统可在制造环境中常见的极端工作温度下工作。您将不再受限于传统智能摄像机有限的图像处理能力，传感器尺寸和传感器的速度。

   也就是说这坚固的实时紧凑视觉(CompactVision)系统是一个通用视觉系统,包括LabVlEW、IMAQ VisionBuilder软件，可以快速建立模型、IMAQ Vision软件、OCR软件、高性能图像采集、照相机、镜头、以及通用电源等。软件、硬件、与照相机的设计相互配合，可以更快速的进行使用开发。

   4.4关于视觉硬件

   图像采集硬件应具有许多高级特性，可为应用带来更高的性能。这些特性包括高级DMA传输、通过局部总线集成实时系统，以及与各种图像总线兼容。其NI的CompactVision系统是坚固的系统，它使用实时IEEE 1394(FireWire)进行图像采集、分析和存储，而PCI和PXI的图像采集设备是通用的图像采集板卡，可适于各种不同的应用和输入类型。

   5、结束语

   应该说,近年来越来越多的自动机器视觉与科学成像检测系统出现或将出现在电子产品自动组装生产线上，这是趋势也是新途径.无沦使用何种技术和硬件配置，用户应对供应商产品和技术作充分了解与评估,才能为电子产品质量跟踪检测系统“量体瘦身”。