| 1、图像处理系统-工业领域中的新理念
如今图像处理系统己推广到了一切应用领域，是增长速度极快和革新潜力极大的一个行业。通过图像处理系统可以提高生产率、降低成本和提高产品质量，可以保护人员的安全和促使高工资国家提高其生产的竞争能力。
这是因为随着加工对象的尺寸越来越小，加工速度越来越快，对产品质量的要求越来越严格，生产加工过程必须更为灵活，而传统的检查技术已无法满足需要。工业图像处理技术则不然，由于潜力巨大，它已经成为自动化工程中必不可少的技术—尤其随着智能视觉系统的出现，使该技术的使用更为容易。为此本文将对图像处理系统在在产品质量控制与生产线及物流自动化控制鉴定等应用上作分析,并对先进图像处理系统产品特征作介绍。
*那应如何理解“图像处理”这个工业领域中的新理念呢？
首先应说明的是它更像是一门人工视觉技术，即用摄像机和计算机赋予机器观看和辩认的能力以及籍以做出正确决断的能力，然而利用计算机对摄像机所获取的数据进行处理，将重要信息筛选出来并将结果传递给控制系统，控制系统就可以做出相应的反应。例如汽车轮圈上的焊缝是否正常或者存在风险？芯片上的全部接点是否都焊好了？用于固定汽车防风玻璃板的粘接剂是否均匀地涂好了？这些问题以及很多其它问题都可以由图像处理系统给快速，绝对可靠地解决并有较高的性价比。
*哪么图像处理技术的应用有哪些呢？
图像处理技术的用途可谓无所不在，它包括一维／二维码读码系统、针对特定应用的视觉传感器、用途广泛的智能相机以及基于PC的检测系统，可以使用几个相机满足极为快速的应用。并能对其表面检验，完整性检验，测量技术，鉴定，指挥机器人动作等所有这些任务都均属图像处理的应用范围。这一革新技术被用于各个不同的应用领域，甚至还用于工业制造以外的领域：例如医学与科学与航天和防御以及用在人身鉴别、文件处理以及交通技术中。
2、图像处理系统产品系列与特征
*产品系列
·读码系统—读取井校验一维和二维码
产品系列包括固定式、手持式、特殊应用的一维／二维条码读取和校验系统。这些读码系统还可以读取和校验直接标识在零部件上的标识码(DPM码)。
·简单智能的视觉传感器—简单、智能
如西门子的S1MATICVSl00系列智能视觉传感器和SIMATICMV220颜色传感器专为满足特定图像处理应用设计。该产品家族以具使用简单、检测方法容易掌握而备受客户青睐。
·智能工业相机—通用型系统
理想的通用型图像处理系统，适合各种生产行业使用。有了它，客户就了可以对生产过程进行监控，随时随地保证生产的可靠运行。这种智能相机产品的分析速度、分辨率可根据检测任务的要求进行选择，并且县有单色和彩色识别功能。是各行业都可以使用的完美的图像处理系统。
如SIMATICVS720系列智能相机了可使用SIMATICSpectation软件进行配置，既简单又方便。系统内同时还集成了众多随时可供用户使用的测试和识别功能选项。通过使用VS720人机界面控件，SIMATICVS720智能相机拍摄的图像可很容易的在人机界面(HMI)系统上显示和编辑。
·基于PC的视觉系统一适合高速。精准应用
今天，由于生产速度的高速化、识别产品的小型号、检测物体的复杂化和枪杏角度的多样化，对图像处理系统的要求更为严格。基于PC的视觉系统，产品系列正是针对上述需求设计，它适合要求同时使用几十相机进行质量检查或强大的图像处理功能的高速生产应用场合。其软件功能强大，包含种类丰富的图像处理工具和图形用户界面利用，它来创建和部署基于PC的图像处理解决方案将更为简单、快捷。
*图像处理产品的特点
是用于保证产品质量，降低产品的不合格率，自动进行可视化质量检查，有针对性，快速可靠；检查零部件的尺寸、外观、形状，检查外形极小的零件(例如芯片)是否存在缺失现象、安装是否正确、方向是否正确、各部分是否完整等；用于提高生产效率，零部件自动识别，根据零部件的形状、尺寸、图案、代码、标识进行分类与满足高速系统的要求。据此将对上述图像处理系统在质量控制上应用与物流的自动化控制的鉴定等技术及产品作分析说明。
3、图像处理系统在产品质量控制上的应用
产品质量的控制有多方面，值此以对零缺陷表面与完整性检验为例作分析。
3.1检验的迫切性
当今用户要求制造商提供无缺陷的货物!特别是可见的表面缺陷与零部件不完整性将导致用户提出昂贵的索赔。而在很多生产过程中仍然把人工视觉终检作为昂贵而且在大多数情况下只能是抽检的手工工序来进行，这是不科学的.实际上，在一般情况下采用图像处理技术将这项任务实现自动化明显是更合理的。在装配领域中，可以将图像处理系统用于完整性检验。利用黑白摄像机或彩色摄像机，在装配过程中或装配完毕后检查零部件的装配是否正确。还可以检查各种不同的零部件是否存在并处于正确的位置。在有些情况下，甚至还可以同时检验零件的表面特征。
3.2智能相机通用型视觉系统的应用
采用视觉系统可以进行百分之百的检验，即使在被检材料数量很大的情况下也很容易实现自动化。今天，自动化表面检验原则上可以区分为两种不同的检验方法：通过缺陷描述(划痕、污点、孔等)的方式，在组织结构相同的表面上寻找缺陷；通过与存储在仪器中的参考图样进行对比，在任意表面(包括多种色彩在内)上寻找缺陷。
当要求对于连续移动的材料表面进行检查时，特别是既要求能满足高的生产速度，而同时又要能发现那怕是最微小的缺陷，这时自动化就非常重要。通过摄像技术的进步和大幅度提高了的计算机功能，可以经济地在高分辩率的条件下实现高检验速度。
彩色摄像机，近年来在可靠性、分辨率和速度方面取得了巨大进展。从而在表面检验领域里，色彩检验日益增多地进入了市场，例如对于套印的检验有了智能通用的智能相机，任何检测任务，无论有多困难都能迎刃而解。小巧紧凑的机身却能够容纳所有重要的功能，例如图像采集、处理、显示测量结果以及通信等。它能在一个检测周期内同时完成几项检测任务。
智能相机的特点是精确度高、响应迅速。该产品共有九种型号，用户可通过选择不同型号的产品对系统性能、分辨率、彩色或单色图像处以及类型检测等功能进行选择。由于采用了响应迅速的高性能硬件架构，用户可以直接根据系统存储器内保存的检测程序对所捕捉的图像进行判断。
产品种类丰富，可充分满足自动检测、生产监控或零件识别等不同应用领域的需求。有了如西门子的VS720系列产品（见图1所示），可以对生产过程进行实时监控，使生产过程完全处于您的掌控之下。
图1
*智能相机适应于多种领域的检测。
包括：汽车行业、电气工程、半导体行业、食品和饮料行业、包装行业、制药、机械加工以及印刷行业：移动物体检测、复杂检查、高速、完整性检查、轮廓检测、模式对比、测量、位置／方位检测、纯文本读取、比较、一维／二维码读取及颜色识别。
*智能相机功能
它包括：检测启动／停止；采用电子快门进行曝光控制；即使零部件的运动速度非常快，获得的图像依然清晰无比；可进行轮廓或细部检查(像素可选择)；由于在图像捕捉的同时进行图像处理，因而图像序列的传送速度非常快；图像采集采用内部或外部触发控制；最多可同时控制四个光源；利用以太网可同时获得多台相机的检测结果，从而实现多相机检测；通过工业以太网输出实时图像以及警告、出错信息。
*可视化功能
以列表的形式集中显示测量结果，并且通过以太网将实时和错误图像传送至VS Link；通过人机界面系统显示并编辑图像。
*智能相机通用型视觉系统产品特点：在一个检测周期内可同时完成多项测量任务，可独立使用，也可以灵活地集成到工厂内的自动化生产环境中使用。一机多能，包括进行图像捕捉、图像处理和通信接口通过参数设置即可使用，简单而快捷高性能联机和脱机组态可视化实时／警告／错误图像、轮廓／细部和检测结果列表人机界面系统中集成了ProTool／Pro、WinCCflexible、WinCC等工具可提供用不锈钢材料制成的产品(防护等级高达lP68)。
3.3图像处理装置应用举例
值此以Panasonic公司的FA图像处理装置PV500以为例的检查模式作说明。
*智能匹配
在检测区域内检测是否有与已登录的样板相同的样式(对象物)。可通过灰度匹配来检测亚像素的位置。另外，通过灰度差分处理功能，还可同时执行形状检查，检测工件的缺陷等(约为以往的3.3倍)，见图2(a)所示。
图2(a)
*伤痕检测功能
配备有“伤痕检测”功能，用于工程检查中所不可缺少的外观检查，对对象物的刮伤、污渍、边缘的缺损、毛刺等进行检查。采用独特的算法，可简单地进行设定，能稳定地检测出缺陷。见图2(b)所示。
图2(b)
4、图像处理系统在物流与生产线自动化控制上的鉴定
自动化，在一切工业领域都取得了进展。图像处理系统可以保证物流的顺利进行。图像处理系统用于鉴定产品、获取信息并将信息传递下去，通过他可以确认相应的零部件传送到位和正在进行正确的加工工序。原则上在这个领域中可以区分为两种应用情况：编码和标记的辨认或零件和位置的辨认。
在对编码和标记进行辨认时是采集产品的标志，在标志中隐藏着一定的信息，这些信息再由计算机进行解码。另外，有大量的专有知识存在于照明方法和读数算法中：对于造形标记或锤击标记，可以像针刻、喷墨或激光打印的编码一样予以可靠地识读。
典型的应用领域是对条形码、2D编码、OCR或手写文字的辨认或检验
4.1首先介绍先进的读码系统应用
*读码系统灵活读取和校验一维／二维条码
对于最新式的生产系统而言，通过机器可识别的方式追踪产品和零件是尤为重要的。利用唯一的编码系统，可以计划生产过程中每一个加工零件的各道工序，以及加工工艺或者所用材料的变更。通过在产品上直接打标，还可以满足特定的法律要求对某些产品批次的整个生产过程可追踪性的要求。产品标识不仅在生产过程中扮演着重要角色，而且在产品的整个使用周期内也非常重要，比如在的确定产品的责任问题时。其他特殊领域内的应用，如军事领域，可采用其他产品(如UID应用)。
*读码系统的直接部件打标(DPM)的追踪应用包含四个主要阶段.即打标、校验、读取、通信一简称MVRC。如西门子可提供这四个阶段所需的全部产品和系统，并同时提供应用支持。
·打标：一般在生产过程的早期就需要在产品上打上标识，以便于使用标识对以后步骤进行控制。常用的方法为直接部件打标(DPM)。
·校验：通过该打标质量校验系统，在产品的整个生产过程中，无论产品标识出现何等程度的污损或使用何种不同的读取设备，都可以确保标识码的可读性。而且，它还可以在生产过程结束后即产品的整个使用周期内确保对标识码的可读性。
·读码：为了确保使用的友好性和功能的可靠性，读取器产品在设计、操作界面等方面必须具有极大的灵活性，只有这样才能满足不同工业领域的需求。由HawkEyel500紧凑型读码器、VSl30—2视觉传感器(可单独配备传感器头)和手持式HawkEye读码器组成的SIMATIC系列产品能全面满足这些需求。
·通信：读取设备和过程控制系统之间的通信可通过各种标准接口实现，例如PROFIBUS、PROFINET、以太网、RS232和可扩展数字输入和输出。这些接口不但保证了触发信号的传输，同时也使得读取结果得到快速而可靠的传输。
*读码系统产品特点：对产品或产品零部件准确无误地进行识别一直接部件标识(DPM)技术是实现产品跟踪的关键技术；在生产过程中根据不同的产品分别进行记录备份；实现加工过程的自动化，分清产品责任问题(例如缺陷产品召回)。
4.2读码系统令分类
*固定式读码系统：固定式读码系统既可以采用专门的高性能读码器，也可以采用基于PC的读取系统。读码系统可以读取各种二维码和一维条码，基于PC的读取系统可读取各种二维码、一维条码以及OCR(光学字符识别)字符，读取速度快，功能强大。许多读码系统采用Data Matrix二维码打标质量监控(校验)技术实现过程控制。
*手持式读码系统：手持式读码设备功能强大，分辨率高，既可以读取DataMatrix二维码，也可以读取一维条码，或者只读取其中任意一种编码。它可以通过RS232、USB、PS2或蓝牙(取决于所选择的产品型号)与主机进行通信。
*打标质量校验系统：通过该校验系统，在产品的整个生产过程中，无论产品标识出现何等程度的污损或使用何种不同的读取设备，标识码的可读性将有所保证。并且能够在产品的整个使用周期对标识的可读性进行校验。通过不断的检查标识的可读性，系统还可以帮助提高或优化打标的速度。
4.3读码系统应用
例如用于汽车工业或电子工业的零部件以及食品和医药行业的包装上(保质期和批号)。当进行零件辨认时，将对象零件与已经存入的模型或图案(外形轮廓或其它专门的特征)进行对比并加以鉴定。利用视觉系统进行零件辨认时，大多数情况下还同时提供产品位置的数据。所以这种方法特别适合于下列应用领域：在装配线上用自动化传送装置传送小零件；各种不同零件和材料的分选和分批；在自动机上实现零件检验。
用户可以从辨认工作的高度安全性中获利，既使是在工业生产的恶劣环境中也可保证辨认的可靠性。即便是被弄脏了的表面，质量不完善的字迹，或者是局部被破坏了的轮廓形状，也可以从中获得可重复的可靠辨认数据。
*手持式读码系统应用(以SIMATIC40T/45T型手持式读码器为例)
包括工业和商业零部件识别，零部件采用二维码或一维码标识且要求使用手持式读码器的单元跟踪。广泛用于各个工业领域，例如：
·汽车行业，以识别各种汽车发动机部件(汽缸盖、汽缸体、歧管等)。
·航空上，读取燃气涡轮叶片上的标识码。
·医疗设备，读取各种医疗设备的部件和外壳上的激光蚀刻标识。
·电子设备上，读取硬盘部件上的激光标识。
5、结束语
今天，工业生产中对加工速度、检测质量、检测对象的复杂程度以及检测角度的多样性等方面的要求越来越高，因而对机器视觉系统的性能要求也越来越高。其图像处理中的电子眼，在很多情况下都可以取代工人的视觉检验。检验的可用性和可重复性都提高了。这时，省下来的高水平人员在其它岗位上可以发挥更大的生产力，可以在更加人性化的工作岗位上完成更有创意的任务，为企业发挥更有效的作用。
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