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机器视觉技术实验指导

更新时间:2023-11-27       点击次数:317

实验1.1  根据不同待测物的特征,分析适用的照明方式

1. 实验目的

   学会根据不同待测物的特征,分析适用的照明方式

2.实验所需仪器设备

① MXY9003 机器视觉综合实训平台一台;

② 计算机一台

3. 实验内容及步骤

   本实训平台配有白色平行光源、白色环形光源、白色LED线光源、红色LED光源、 绿色LED光源、蓝色LED光源,将光源的电源线插入平台的+12V电源插孔,调节想相应的电位器,改变光源的电流,从而改变光源的发光亮度,观察每种光源的发光特点,再根据各种被测物的特征,分析适合哪种光源。

4、实验总结

1、 写出实验总结报告,说明不同被侧物的特征及适用哪种照明方式

实验1.4  利用线阵CCD进行图像扫描

1. 实验目的

在光电技术、机器视觉技术中数字图像的产生与分解是非常重要的基础知识,掌握图像的产生与分解对于如何利用图像,从图像中解析出我们所要检测的目的信号无疑是机器视觉技术最为重要的环节。本实验利用黑白线阵CCD图像传感器对黑白实物进行扫描而获得数字图像,并对扫描图像的解析方法、图像的形成方法和数字图像的特点等重要内容深入学习,掌握数字图像的产生过程。

2. 实验准备内容

1)学习有关CCD的知识,掌握图像扫描制式,为什么要设置图像扫描制式等内容;

2)学习用线阵CCD传感器进行实物扫描成像的原理,它又为什么可以不遵守如电视制式等的图像形成规则。

3)用线阵CCD进行图像扫描时应该注意哪些问题?线阵CCD的工作频率、扫描电机的转速与照明光源的亮度之间存在着怎样的关系?

4)为什么说扫描同步问题是线阵CCD图像扫描技术的关键问题,如何解决扫描图像的同步问题?

3. 实验所需仪器设备

① MXY9003 机器视觉综合实训平台一台;

② 计算机一台

4. 实验步骤

1 图像扫描

(1) 搭建图像扫描系统。将线阵CCD相机用长支撑杆安装在导轨滑块上,并且用数据线将线阵相机和平台后面DB15接口相连,独立扫描装置放置在平台钢板上,并将独立扫描装置电源线插入12V电源插孔。将反射光源用支杆和滑块导轨上,使反射光源能够照射到扫描图像的位置,然后将反射光源电源线插入平台12V电源插孔(如果实验室光照强度较大,可不加反射光源)。

(2) 打开平台电源和计算机电源,找到《图像扫描实验》软件,在计算机显示屏上弹出如图1.4-1所示的图像扫描实验软件主界面;

(3) 先点击界面中的“连续"按钮,观察线阵CCD输出信号波形曲线,当扫描装置转动到软件显示条码信息时,将扫描装置电源断开

(4) 先调整光圈或者积分时间、驱动频率、反射光源位置及亮度,使其输出幅度居中偏高些以便扫描出来的图像灰度阶更为丰富;但是不能使CCD输出信号进入饱和区,否则将出现高亮度区域偏白而无法正常显示图像;

(5) 然后再调整成像物镜的焦距,使观测到的曲线尽量陡直或如图1.4-1所示的波形显得比较毛糙(是高频分量较好的表现),才为调试到较为理想状况;当然准确调焦后扫描出来的图像视觉效果可能并不理想,图像的细节表现明显,图像的缺陷暴露无疑。所以有时为了视觉效果常有意进行“离焦处理"以便掩盖图像本身的缺陷。在产品表面质量检测中应尽量提高图像的清晰度,尽量使成像物镜调整到最佳理想像面。

当所观察到的输出波形(曲线波形)如图1.4-1表明光学成像系统已经调好后(曲线斜率越陡直说明光学成像系统的焦距调整得越好),信号的幅度也能满足扫描要求便可以进行下一步扫描实验。                                

image.png

             1.4-1

(6) 点击“停止"按钮,在如图1.4-1所示的菜单中选中“图像"按钮,将弹出如图1.4-2所示的图像扫描设置与控制主菜单。

(7) 接通扫描装置电源,扫描电机将带动滚筒转动,点击图1.4-2所示软件界面上的“开始扫描"按钮,程序自动进入判断扫描起始点并进入自动扫描工作过程,并不断在界面上显示正在扫描的行数;界面上同时弹出扫描进度条,完成整幅画面的扫描后将在屏幕上自动显示出如图1.4-3所示的整幅图像;

(8) 利用如图1.4-3所示的扫描界面上的“水平方向"与“垂直方向"的缩、放控制键进行xy两个方向的缩放调整,使所显示的图像适于观看;

(9) 利用扫描界面上的“保存图像"按钮能够将扫出的图像存入文件夹内

image.png

              1.4-2

image.png

            1.4-3

(10) 改变驱动频率与积分时间的档位,再次进行图像扫描,观察扫描出来的图像变化情况,分析图像发生变化的原因;

(11) 调整扫描电机的转速(提高或降低),然后再次进行图像扫描,观察扫描出来的图像,分析扫描速度与图像质量的关系;

(12) 通过上述参数的设置与变化,总结出用线阵CCD扫描实际运动图像(画面)时为什么要强调扫描速度要恒定,通过实验,是否能够充分认识到图像扫描的关键技术;

(13) 你能够利用实验仪的硬件设备完成图像扫描软件的编写工作吗?

(14) 观察与分析仪器所提供的图片(贴于滚筒上),能否从中找到扫描软件所需要的扫描起止信号,它有什么特点?如何利用它进行同步扫描?

5. 结束与关机

   1)将所作实验的数据与图像可靠地存储到的文件夹内

2)先退出实验程序,关毕计算机,再关闭平台电源;

3)整理好所有实验器材与工具,放回原处。

6. 实验总结

   写出实验总结报告,你是否考虑到设计者为什么将被扫描图像设计成如此图样?为什么要有黑直条?

   试分析所扫出的图像亮度不均匀的原因,能否提出解决用线阵CCD扫描图像时遇到的图像亮度不均匀问题的方法或方案?(从成像物镜的像面照度分布问题考虑)

   试分析下面情况,若要扫描的对象是以速度v做匀速直线运动的物体表面(如钢板表面),该怎样设计用线阵CCD扫描物体表面图像质量的实际应用课题?在扫描过程中物体运动的速度发生变化时所扫出的图像将会怎样?

   实验过程中你是否调整了电机的转速?调整转速后扫描图像将发生怎样的变化?为什么?

   你能否利用实验仪提供的动态链接库函数自己编写出扫描图像的相关软件程序?

   通过这节实验课,你能在哪方面有所提高?该实验内容能涉及多少相关课程?你认为该实验还应增添哪些实验内容?



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