摘要：视觉检测系统可以代替甚至超越人眼检测，在高精度产品的生产领域中，在大规模自动生产设备上起到越来越重要的作用。
关键词：CCD图像传感器 景深
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）05-0079-02
自动化设备在生产过程中大量使用自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，最终按照使用者的要求或是生产目的，实现预期的目标。在整个过程中很少甚至没有人员的直接参与。自动化技术应用非常的广泛。自动化设备依靠程序单元、作用单元、传感单元、指定单元和控制单元来实现自动化。
视觉检测系统就是传感单元中越来越受重视的一个部分，视觉检测系统可以用光学原理“看”到东西，然后做出判断并给出结果。它可以告诉执行单元去什么地方做出指定动作，然后移动到什么位置；它可以在指定位置检测产品或工件，是否到位或是否有缺陷；它可以检测目标的大小形状；它还可以识别，如：字母、条形码等。
1 视觉系统
视觉系统有相机、镜头、光源、控制单元和软件几部分组成。
（1）工业相机。工业相机的功能就是将光信号转变成为电信号。它在传输抗干扰能力和图像稳定性方面有很大的提升。在选型上有以下重要参数要注意，分辨率、像素深度、最大帧率/行频、曝光方式和快门速度、像元尺寸、光谱响应特性、接口类型等。
工业相机基本上基于两种芯片CCD或是CMOS。CMOS图像传感器将光敏元阵列、信号放大器、模数装换电路、信号处理器、控制器等集成在一起，放在一块芯片上。CMOS图像传感器有集成性高、消耗低、传输快等特点应用非常广泛。CCD图像传感器是目前最常见的图像传感器，它的特点是通过光电装换形成电荷包，转移后放大输出信号。CCD内包括有光学镜头、同步信号发生器、信号处理电路等。CCD的工作电压低、功耗低、没有滞后和灼伤，优点突出。工业相机性能可靠，可以长时间连续工作；快门时间短，可以拍到高速运动的目标；工业相机的帧率远高于普通相机；工业相机更适合拍高质量的图像，但相对普通相机价格昂贵。
（2）工业镜头。工业镜头其作用就是光学成像，镜头是视觉系统中的重要组成部分。所以镜头的选择能够影响是否拍到预期的图像，进而影响整个系统的效能。成像有几个指标很重要，如：分辨率、工作距离、景深、视场等。视场指的就是目标距离上的可视范围；工作距离指责从镜头到目标可形成清晰图像的距离；分辨率指镜头在目标物体上可清晰分辨的尺寸；景深指目标里最佳聚焦位置不同距离时，镜头保持一定分辨率的能力；焦距指成像一侧平面到成像一侧焦点的距离。当选择工业镜头的型号时，确定视野范围、光学放大倍数、预期的工作距离，选择的镜头视野应当比目标尺寸大；确定景深的要求，在项目要求不很高的情况下，先选用低倍率镜头；确定芯片大小和相机接口，看镜头与相机是否匹配；确定光源和镜头是否合适；确定安装尺寸。
（3）视觉光源。视觉光源是图像清晰与否的重要因素。光源的作用就是照亮目标区域，克服其它不利于成像的光学条件。视觉系统的重要工作就是图像采集、处理，很大程度上受光源影响的图像，对整个系统非常关键。合适的型号和安装位置，可以得到一个高质量的图像。而高质量的图像可以降低目标识别的难度、提高测量精度、加强系统的可靠性。LED灯是目前最常见的，它形状尺寸多样、有各种颜色可选择、散热效果好能长期使用、反应快。
（4）视频采集卡。视频采集卡获取、存储和播放数字化的视频信号，采集到的信号保存在工控机上。视频采集卡按照视频信号源，可以分为数字式采集卡和模拟式采集卡。两者最大的不同是模拟式采集的信号会有损失，而数字式可采集到的信号没有损失，与原始效果一样。视频采集卡按照安装方式，可以分为外置USB视频采集卡和内置式板PCIJ接口视频接收卡。这两种东西各有优缺点，用PCI接口的插卡式有以下好处：价格低，只占用工控机内部空间且无需另接电源，可以在WINDOWS界面下操作。坏处：易受电磁干扰，安装的过程繁杂，和其它软件的冲突。外置采集卡的最大优点就是性能稳定。
2 视觉系统的应用
2.1 多功能玻璃划线机
光学对位系统由相机、光源、视频采集卡及X、Y轴的调整机构等组成，两套相机分别装在两刀头上，可以与刀头一起左右运动。利用该部件的精确对位，调节工作台的旋转电机、Y向电机和X向的单个直线电机头，使玻璃基板实现准确定位。X轴调整机构通过刀头的左右运动移到合适位置，可实现光学对位系统在X方向的位移调整；Y轴调整机构通过工作台的前后运动移到合适位置，可实现光学对位系统在Y方向的位移调整。下面是设备上对位系统的安装简图 （图1、图2）。
2.2 LTCC切割设备中视觉对位系统
在进行正式切割之前，要先将带有标准MARK的模板放到工作台上，然后通过手动调节位于刀架左右两侧的四个电机，带动摄像头进行左右和上下移动，从而使MARK点在显示屏上清晰成像，将此生瓷片作为标准模板。切割时，将生瓷片置于工作台上，Y轴运送到视觉系统的视野范围内后，视觉系统进行目标MARK搜索，然后将位置偏移量给出，电脑控制电机进行偏差补偿，从而实现精确的图像对位。左摄像头两轴调整机构通过电机作动力、导轨导向带动丝杠传动，进而带动CCD摄像头等左右与45°向移动进行对位。右摄像头与左摄像头相同（如图3）。
3 结语
视觉检测系统应用范围广，可操作性强.可以在现代化生产线上提升旧设备的性能，可以在高精度设备中起到关键性作用.在自动化的生产设备越来越普及，越来越要求效率的今天，视觉检测系统也开始成为设备的核心系统，受到更高的关注和研究.
参考文献
[1]叶声华，邾继贵，王仲，田永江.视觉检测技术及应用.中国工程科学，1999年01期.
[2]周富强，张广军.视觉检测中高速图像采集技术的研究.北京航空航天大学学报，2002年02期.
摘要：视觉检测系统可以代替甚至超越人眼检测，在高精度产品的生产领域中，在大规模自动生产设备上起到越来越重要的作用。
关键词：CCD图像传感器 景深
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）05-0079-02
自动化设备在生产过程中大量使用自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，最终按照使用者的要求或是生产目的，实现预期的目标。在整个过程中很少甚至没有人员的直接参与。自动化技术应用非常的广泛。自动化设备依靠程序单元、作用单元、传感单元、指定单元和控制单元来实现自动化。
视觉检测系统就是传感单元中越来越受重视的一个部分，视觉检测系统可以用光学原理“看”到东西，然后做出判断并给出结果。它可以告诉执行单元去什么地方做出指定动作，然后移动到什么位置；它可以在指定位置检测产品或工件，是否到位或是否有缺陷；它可以检测目标的大小形状；它还可以识别，如：字母、条形码等。
1 视觉系统
视觉系统有相机、镜头、光源、控制单元和软件几部分组成。
（1）工业相机。工业相机的功能就是将光信号转变成为电信号。它在传输抗干扰能力和图像稳定性方面有很大的提升。在选型上有以下重要参数要注意，分辨率、像素深度、最大帧率/行频、曝光方式和快门速度、像元尺寸、光谱响应特性、接口类型等。
工业相机基本上基于两种芯片CCD或是CMOS。CMOS图像传感器将光敏元阵列、信号放大器、模数装换电路、信号处理器、控制器等集成在一起，放在一块芯片上。CMOS图像传感器有集成性高、消耗低、传输快等特点应用非常广泛。CCD图像传感器是目前最常见的图像传感器，它的特点是通过光电装换形成电荷包，转移后放大输出信号。CCD内包括有光学镜头、同步信号发生器、信号处理电路等。CCD的工作电压低、功耗低、没有滞后和灼伤，优点突出。工业相机性能可靠，可以长时间连续工作；快门时间短，可以拍到高速运动的目标；工业相机的帧率远高于普通相机；工业相机更适合拍高质量的图像，但相对普通相机价格昂贵。
（2）工业镜头。工业镜头其作用就是光学成像，镜头是视觉系统中的重要组成部分。所以镜头的选择能够影响是否拍到预期的图像，进而影响整个系统的效能。成像有几个指标很重要，如：分辨率、工作距离、景深、视场等。视场指的就是目标距离上的可视范围；工作距离指责从镜头到目标可形成清晰图像的距离；分辨率指镜头在目标物体上可清晰分辨的尺寸；景深指目标里最佳聚焦位置不同距离时，镜头保持一定分辨率的能力；焦距指成像一侧平面到成像一侧焦点的距离。当选择工业镜头的型号时，确定视野范围、光学放大倍数、预期的工作距离，选择的镜头视野应当比目标尺寸大；确定景深的要求，在项目要求不很高的情况下，先选用低倍率镜头；确定芯片大小和相机接口，看镜头与相机是否匹配；确定光源和镜头是否合适；确定安装尺寸。
（3）视觉光源。视觉光源是图像清晰与否的重要因素。光源的作用就是照亮目标区域，克服其它不利于成像的光学条件。视觉系统的重要工作就是图像采集、处理，很大程度上受光源影响的图像，对整个系统非常关键。合适的型号和安装位置，可以得到一个高质量的图像。而高质量的图像可以降低目标识别的难度、提高测量精度、加强系统的可靠性。LED灯是目前最常见的，它形状尺寸多样、有各种颜色可选择、散热效果好能长期使用、反应快。
（4）视频采集卡。视频采集卡获取、存储和播放数字化的视频信号，采集到的信号保存在工控机上。视频采集卡按照视频信号源，可以分为数字式采集卡和模拟式采集卡。两者最大的不同是模拟式采集的信号会有损失，而数字式可采集到的信号没有损失，与原始效果一样。视频采集卡按照安装方式，可以分为外置USB视频采集卡和内置式板PCIJ接口视频接收卡。这两种东西各有优缺点，用PCI接口的插卡式有以下好处：价格低，只占用工控机内部空间且无需另接电源，可以在WINDOWS界面下操作。坏处：易受电磁干扰，安装的过程繁杂，和其它软件的冲突。外置采集卡的最大优点就是性能稳定。
2 视觉系统的应用
2.1 多功能玻璃划线机
光学对位系统由相机、光源、视频采集卡及X、Y轴的调整机构等组成，两套相机分别装在两刀头上，可以与刀头一起左右运动。利用该部件的精确对位，调节工作台的旋转电机、Y向电机和X向的单个直线电机头，使玻璃基板实现准确定位。X轴调整机构通过刀头的左右运动移到合适位置，可实现光学对位系统在X方向的位移调整；Y轴调整机构通过工作台的前后运动移到合适位置，可实现光学对位系统在Y方向的位移调整。下面是设备上对位系统的安装简图 （图1、图2）。
2.2 LTCC切割设备中视觉对位系统
在进行正式切割之前，要先将带有标准MARK的模板放到工作台上，然后通过手动调节位于刀架左右两侧的四个电机，带动摄像头进行左右和上下移动，从而使MARK点在显示屏上清晰成像，将此生瓷片作为标准模板。切割时，将生瓷片置于工作台上，Y轴运送到视觉系统的视野范围内后，视觉系统进行目标MARK搜索，然后将位置偏移量给出，电脑控制电机进行偏差补偿，从而实现精确的图像对位。左摄像头两轴调整机构通过电机作动力、导轨导向带动丝杠传动，进而带动CCD摄像头等左右与45°向移动进行对位。右摄像头与左摄像头相同（如图3）。
3 结语
视觉检测系统应用范围广，可操作性强.可以在现代化生产线上提升旧设备的性能，可以在高精度设备中起到关键性作用.在自动化的生产设备越来越普及，越来越要求效率的今天，视觉检测系统也开始成为设备的核心系统，受到更高的关注和研究.
参考文献
[1]叶声华，邾继贵，王仲，田永江.视觉检测技术及应用.中国工程科学，1999年01期.
[2]周富强，张广军.视觉检测中高速图像采集技术的研究.北京航空航天大学学报，2002年02期.