引言

　　現(xiàn)代先進制造技術(shù)的進步，傳統(tǒng)的檢測方法已無法完全滿足現(xiàn)代制造業(yè)的特殊要求。基于機器視覺的檢測已成為當前機器視覺領(lǐng)域的研究熱點，有著廣泛的應(yīng)用前景。本文進行的研究是基于機器視覺的基本理論，以研究構(gòu)建一個開放性多功能視覺系統(tǒng)為基礎(chǔ)，進行視覺檢測方面的研究。傳統(tǒng)的鋰錳電池的分選檢測主要靠人工來完成，檢測時存在速度慢、扣式電池不統(tǒng)一、勞動量大等問題，應(yīng)用機器視覺可有效的解決這些問題，實現(xiàn)大批量產(chǎn)品的快速、準確檢測。

　　1　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　視覺檢測系統(tǒng)的硬件由光源、CCD攝像機、圖像采集卡、計算機組成；軟件由LabV IEW及其工具軟件包IMAQ Vision組成。它的工作過程是首先由光源照射到電池上，然后電池的反射光通過鏡頭成像到CCD攝像機上，圖像采集卡把CCD攝像機上的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，也就是把原始圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像，計算機用圖像處理軟件IMAQ Vision與LabV IEW開發(fā)的軟件系統(tǒng)進行圖像處理、圖像識別、特征匹配和目標定位，并顯示出處理結(jié)果與判斷信息，然后運動控制系統(tǒng)根據(jù)判斷信息決定下一步運動。本課題選擇日本AVEN IR鏡頭，型號為SSV5533,其焦距范圍為5. 5～33mm,視角61°～10°，手動三可變，外形尺寸<35 mm ×64mm。日本CCS公司的LED光源。

　　DH2CG300是實時視頻采集卡。該卡利用PCI橋路技術(shù)，實現(xiàn)圖像的采集及動態(tài)顯示。

　　2　圖像采集

　　圖像采集的過程也就是圖像采集板卡對來自CCD的標準視頻信號（ PAL制式） 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的過程， 將量化后的數(shù)據(jù)通過PCI總線傳入計算機內(nèi)存，然后通過編制的應(yīng)用程序讀取顯示。視頻采集應(yīng)用程序由LabV IEW 編制完成，針對使用LabV IEW軟件編程環(huán)境編寫大恒圖像采集卡的視頻采集應(yīng)用程序，大恒公司開發(fā)了DHFGDLLForLab. dll的動態(tài)鏈接庫文件，通過調(diào)用DHFGDLLForLab. dll,可以在LabV IEW環(huán)境下使用大恒圖像采集卡采集圖像。LabV IEW提供了一個調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點（ Call L ibrary Function Node, CLFN） 。通過對Call L i2brary Function Node的配置可以實現(xiàn)DLL的調(diào)用，關(guān)鍵是要了解被調(diào)用的函數(shù)名稱、功能及其輸入輸出參數(shù)。

　　3　圖像預(yù)處理

　　本課題的研究重點就是根據(jù)電池正極表面字符，形狀等特征將不同品牌的電池區(qū)分開。由于電池表面具有較強的反光作用，在圖像拍攝過程中，視野周圍的物體，如攝像頭，支架等的放射會造成鏡面影像，增加了圖像處理的難度，甚至無法處理，因此需要加外光源照射來降低圖像處理的難度。然后便是對圖像進行預(yù)處理，由于攝像頭采集的信號通常都存在噪聲，為了減少噪聲，我們分別運用中值濾波法和均值濾波法，然后對他們進行比較，終選定中值濾波法。之后進行圖像銳化，我選擇的方法分別是梯度銳化和拉普拉斯銳化，然后進行比較。進行灰度變換，對一幅電池圖像（單個）如圖1所示進行直方圖均衡化處理，就可以得到如圖2所示的直方圖均衡化效果。根據(jù)以上流程終在labview下編寫圖像預(yù)處理程序，圖3 為V I程序圖像預(yù)處理前面板，圖4 為獲取模板界面。

圖1　均衡化前原始圖像

圖2　均衡化后圖像

圖3　圖像預(yù)處理前面板

圖4　獲取模板界面

　　4　圖像特征獲取

　　選取某一電池區(qū)別于其他電池的明顯特征，作為模板保存，由于電池在盤中放置的角度是隨意的，為了使得獲取的模板區(qū)域更加準確且符合人眼的觀察習慣，對模板進行了旋轉(zhuǎn)處理。運用labview中的vision模塊函數(shù)自動計算出圖像的二值化閾值，經(jīng)過處理后，標定的模版又灰度圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像，運用IMAQ Particle Analysis Report統(tǒng)計出圖像中所有獨立的粒子數(shù)并給出基本的特征數(shù)據(jù)，例如面積、中心位置等。運用IMAQ Find Circle統(tǒng)計出圖像中所有圓形或接近圓形的粒子，并給出其基本特征描述。

　　5　圖像特征匹配

　　IMAQ Vision中的模板匹配函數(shù)IMAQ Match Pattern2 可提供所有查找到的匹配對象的檢測結(jié)果， 其中包括匹配對象的數(shù)目、位置坐標、旋轉(zhuǎn)角度、大小比例、相似程度積分， 計分以1000分為滿分。每一盤電池為20個，以4行5列整齊擺放，我們將每盤待檢測的電池位置固定的擺放在攝像機的視野下，因此每個電池位置在圖像坐標系統(tǒng)中的像素坐標是基本不變的，然后以每個電池中心坐標為基準劃分合適的區(qū)域，這樣在檢測時，只在劃分區(qū)域的位置進行匹配查找。圖5匹配查找顯示界面，圖6為匹配查找程序界面。

圖5　匹配查找顯示

圖6　匹配查找程序界面

　　6　結(jié)論

　　本系統(tǒng)運用LabV IEW作為開發(fā)工具，采用模塊化的編程思想，分別編寫了圖像采集、預(yù)處理、模板獲取、圖像標定、圖像匹配多個模塊化的程序，介紹了編寫各個模塊所用到的關(guān)鍵處理函數(shù)，大幅度提高了了檢測和檢測效率，有效地保證檢測質(zhì)量。具有一定的實用價值。

參考文獻:

[1]. PCI datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/PCI_1201469.html.