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【视学课堂】飞拍应用中的常见问题及解决方法

【视学课堂】飞拍应用中的常见问题及解决方法

2021-12
       现代工业生产中,飞拍越来越多地被应用来完成视觉拍照工作。飞拍不仅可以节省时间,满足效率,还能保证运行精度。但如何运用好飞拍,有以下几个问题需要考虑: 一 、如何保证成像清晰? 1. 相机的选择 在2D机器视觉应用中,我们可将面阵相机按照曝光方式分为卷帘式快门(Rolling Shutter)和全局快门(Global Shutter)2种。其核心区别是卷帘曝光的相机则为逐行/每n行曝光成像,而全局曝光的相机为整个芯片同时曝光,这就导致在拍摄运动速度较快的物体时,卷帘相机由于每行像素依次曝光,原本的直线可能成为斜线甚至曲线,成像会失真,影响后续检测效果; 2. 曝光时间的设定        由于飞拍应用场景下,拍照时物体处于运动状态,我们在设计视觉系统时就需要考虑消除成像时的运动模糊。在相机采集一张图片的曝光时间内,物体发生的位移超过了一个像素,就会导致运动模糊。位移越大,模糊越严重。所以我们只需要将曝光时间内物体的位移控制在一个像素以内,即可避免运动模糊现象。        例如一项目:视野长边为200mm,相机分辨率为1280*960,物体运动速度为300mm/s,若要保证不出现运动模糊,先计算出像素当量为200mm/1280=0.156mm/pixel,则物体运动一个像素需要的时间为0.156mm/(300mm/s)=0.00052s=520μs,所以我们将曝光时间设置在500微秒以下即可。 二、如何保证图像亮度足够?        在飞拍应用中,为保证成像时无拖影,曝光时间通常设置的比较小,一般需要通过其他方法使得图像亮度达到检测要求。 1. 像元尺寸 在其他条件相同的情况下,相机芯片的像元尺寸越大,图像亮度就越高,因此飞拍项目通常选择像元尺寸更大的芯片; 2. 镜头光圈       在其他条件相同的情况下,镜头光圈越大,通光量越多,图像亮度自然也就越高,在调节时需要注意光圈对景深的影响;而不同品牌的镜头,最大光圈系数是不同的,在选型时也需要参考这一参数; 3. 光源亮度 在其他条件相同的情况下,光源亮度越高,图像亮度越高。而一般来说,相机像元与镜头光圈都是较为固定的参数,而光源亮度可提升的空间较大。普通光源配合数字控制器能够实现0~255的亮度调节,普通光源配合频闪控制器能够实现4倍于普通控制器的最高亮度,爆闪光源配合爆闪控制器能够实现8倍于普通控制器的最高亮度。 三 如何保证拍照位置准确?        在高速飞拍的应用场景下,1ms的波动就可能导致mm级的误差,所以为保证拍照位置准确,电信号就成为飞拍时的信号首选。相机触发方式通常选择硬触发,响应时间最短。信号输出端可配合光电传感器、编码器差分信号+运动控制器的高速IO、伺服位置到达信号等位置可控的电信号,最大程度保证拍照位置准确。  
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2021-12

【视学课堂】实操中的对位运用与误差分析

发布时间 : 2021-12--23 点击量 : 0
对位阐述 对位概念:一般对位应用是指视觉计算出一个物体(对象)与另一个物体(目标)的位置偏差,引导执行机构去走位,主要包括位置纠偏和贴合对位两部分 对位模型:单相机对位、双相机对位、单上单下相机对位、N上M下对位(文章末尾有案例) 对位流程:主流对位模型是采取一个Mark点加一条直线或者两个mark点(两点形成一条直线)的模式;先使用直线计算角度,然后将mark点根据旋转中心进行旋转,将旋转之后的mark点平移至目标Mark点计算平移量 主要参数:目标旋转线、目标Mark点、对象旋转线、对象Mark点、旋转中心、偏移值 图文演示: 标定 1、标定概念在上一文章(详见此链接:【视学课堂】掌握这些,下一位大神就是你(对位应用篇))中有写到,由于对位最终发送的偏移值是给执行机构进行走位,所以需要将相机坐标系与执行机构坐标系进行映射并计算出旋转中心位置,这一过程就叫做手眼标定(九点平移标定+旋转中心计算标定)。 2、在这里讲一个特例,那便是当执行机构是分离轴或者不方便与相机进行点位矩阵映射时可以采用像素坐标进行对位纠偏,只需要获取图像旋转中心并将最终的xy偏移值乘以像素当量即可(注意事项:机构xy方向基本与相机一致并且保持水平、旋转正方向一致、精度要求一般)。 3、一般低精度对位应用会直接采取末端不动(方便、标定效率高)的方式进行旋转中心计算、但涉及到高精度对位以及小角度标定时则需要采取Mark不动(精准、对机构精度要求高)的方式进行计算。  对位误差分析 1、外界干扰因素 a.机构因素:机构精度、机台抖动、旋转中心与相机距离 b.图像因素:清晰度、mark点稳定程度、标定范围 c.环境因素:搬运次数、贴合动作、贴合材质 由以上因素会造成下述问题: a.由于机构走位精度、机台抖动以及图像效果不稳定性会给标定时抓点造成一定精度损失 b.环境因素会影响贴合流程,产生非视觉因素以外的误差 解决方法: a.对高精度对位场景提供高精度执行机构 b.提升机台稳定性,减少抖动(例如将抓手吸取拍照改为载台吸取拍照) c.对高精度场景选择高清相机与高清远心镜头,降低像素当量大小 d.扩大标定范围,降低由小部分区域异常造成的误差 e.优化执行动作、尽量降低环境因素的影响 2、旋转中心计算误差 3、精度排查方法 一般采用把原位置获取为目标位置之后让机构旋转一定角度、xy平移一定距离以获取对象位置的方法,再将两个位置进行对位计算,得出偏移量如果跟机构走位反向距离一致或相差甚小即可(具体数值以客户要求及硬件设施情况为准)。 已做项目介绍       PS:无论何种对位模型,都有一共通原理:将图像坐标系转换为执行机构坐标系,后续操作不管是几个相机,都在同一坐标系当中进行计算。所以对位里面最重要的一步便是提升与执行机构的标定精度。 针对不同的自对位应用场景,汇川视觉推出了KINOVISION系列产品! KINOVISION-超能 S 系列 KINOVISION- 匠心 M 系列 KINOVISION-轻量 L 系列
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2021-12

重磅发布丨2021中国工业视觉行业研究报告

发布时间 : 2021-12--23 点击量 : 0
       机器视觉是千亿级别的赛道。下游应用中,消费电子市场空间可达千亿级别,半导体和汽车是两个百亿级别的市场。3D工业机器人市场空间也在百亿级别。此外还包括物流、医药、印刷、食品包装、纺织等多个长尾市场。 「本报告借助甲子光年在科技行业的资源积累,走访多位业内专家,最终输出对中国工业视觉行业的系统分析、数据洞察和趋势判断,重磅推出此份《2021中国工业视觉行业研究报告》——无论你是该行业创业者、投资者、公司中高级管理者,还是关注该行业的相关人士,我们都向您推荐这份全面详细深入的洞察分析。」 · 核心观点一:国产厂商的机会来自于两个方面 国产厂商的机会来自于两个方面,第一是对价格昂贵、本土化程度一般的国外巨头产品的替代,第二是借助对应用场景匹配度更高的算法和机器人部件提升渗透率。 · 核心观点二:3D视觉处于行业发展初期,特征是“寻找增量”的逻辑强于“国产替代” 机器视觉可分为2D和3D。3D是技术进步的结果,可以作为2D的补充。2D视觉发展时间长,市场成熟,行业上游壁垒明显,创业公司的机会主要在算法和集成解决方案;3D视觉处于行业发展初期,特征是“寻找增量”的逻辑强于“国产替代”,国内外巨头都不具备明显的技术优势,行业存在着大量新公司的机会,关键在于寻找合适的落地场景。 · 核心观点三:产业链中游集成商领域的创业企业最受资本青睐 一线基金和政府产业基金纷纷入局,投资热背后是对工业机器视觉前景的看好。产业链中游集成商领域的创业企业最受资本青睐。 · 核心观点四:目前赛道上的多数企业都处于产品小批量生产或解决方案高度定制化的阶段 但是目前赛道上的多数企业都处于产品小批量生产或解决方案高度定制化的阶段,规模化应用尚未展开,前期高额的研发投入难以摊薄,整体成本较高,现阶段难以达到盈亏平衡。 · 核心观点五:创业公司的最佳发展模式是找准应用场景、获取大客户资源 考虑到我国工业基础设施较差、自动化改造需求主要来自大客户的现状,以及国内外巨头的竞争,创业公司的最佳发展模式是找准应用场景、获取大客户资源、建立技术壁垒、提高性价比,最终提升产品和解决方案的标准化程度,实现跨应用场景、行业的规模化发展。 以下为报告部分内容节选:
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2021-11

【视学课堂】什么样的视觉检测平台最人性化?

发布时间 : 2021-11--17 点击量 : 0
视觉算法 专注于机器视觉的平台软件,首先需要具备丰富的视觉算法,一般包括基本的灰度处理、边缘检测、匹配比较、测量标定等,但随着设备精度的提高,终端对质量把控程度的提升,将基于神经网络的深度学习算法和基于数字量化的传统算法结合,已经成为视觉平台软件的一大趋势。汇川视觉KINOVISION检测平台,配备深度学习技术,使得工业视觉具备了人脑属性,能够自主深化学习,这一特征在检测复杂产品、产线换型频繁的领域得到最大价值的应用,快速的学习能力使得视觉具备了强大的特征兼容能力,满足多样化的产线的生产需求。 易用程度 机器视觉平台软件的目标,是通过对于机器视觉项目类型的归纳,将通用功能高度集成化,使复杂的视觉开发项目简单化。此时,软件的易用程度一定程度上影响了软件推广的难度。例如:使用软件是否需要编程语言基础,是否需要英文基础,软件操作逻辑是否符合人性化的操作,都是平台的采购人需要考量的。汇川视觉提供的KINOVISION视觉检测平台,提供集成化工具包,编程采用拖拽式编程进行组合,从简单到复杂的组合序列都能够游刃有余的实现。KINOVISION平台简单易上手,通常情况下,三天的培训,电气人员就可以进行独立操作。 通信接口 机器视觉平台软件一般运行于自动化设备上,需要与上位机、PLC、机器人等进行数据交互,所以在开发过程中需要根据软件的应用场景,加入通讯协议,以适配现场情况,例如TCP/IP通信、串口通信、与PLC连接时Modbus协议、MC协议、PN协议等。汇川视觉KINOVISON产品最大限度的兼容多种不同外接设备,最大限度对视觉检测功能进行延伸。 权限管理 机器视觉平台软件实现的项目都是基于KINOVISION平台软件二次开发而成,所以如果不对权限加以区分,流程、数据等信息可能就会暴露于所有人,影响机器稳定性以及保密安全问题。KINOVISION检测平台对软件权限进行技术端、操作端的区分,并实行分级管理,技术端控制底层序列逻辑,操作端管控视觉检测与生产情况。   界面设计 机器视觉平台软件自身的界面一般用于调试,实际运行时需要有自己的人机交互界面,清晰地展示视觉系统运行的情况、生产数据统计、人机交互按钮等。这就要求平台软件具备丰富的界面设计元素,以适应不同的客户风格需求、不同的信息展示需要。 KINOVISON 操作界面提供静态图片、动态实时检测效果图、静态图表、动态图表等满足多样化的生产信息展示需求。同时根据操作员的使用习惯、阅读习惯、审美特点等自由组合排列,形成丰富、多样化的JOB界面展示。   汇川视觉王牌产品——KINOVISION工业视觉检测平台,深耕各类视觉算法,拥有视觉行业常用功能工具,99%检测项目无需非标开发。拖拽式编程、向导式标定,大大降低视觉使用门槛与学习难度。同时KINOVIISON具备丰富的通信交互接口,简明的软件权限管理、丰富的Job界面布局,与深度学习相结合,使得KINOVISON成为具备强大基础工具属性高度集成化平台。目前该平台已经广泛应用于食品饮料行业、印刷包装行业、3C电子行业、锂电行业、TP行业、医疗用品行业等。获得广泛好评。
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