柔性制造系統(tǒng)在線零件識(shí)別系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　題 目: 柔性制造系統(tǒng)在線零件識(shí)別 </p><p>　　系統(tǒng) </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 ………

2、……………………………………………………………………… Ⅱ</p><p>　　1 緒論 …………………………………………………………………………… 1</p><p>　　2 總體方案設(shè)計(jì) ………………………………………………………………… 7</p><p>　　2.1 引言………………………………………………………………………… 7</p>&

3、lt;p>　　2.2 基于系統(tǒng)的一些問(wèn)題的提出……………………………………………… 7</p><p>　　2.3 總體方案的設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 9</p><p>　　2.4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 11</p><p>　　3 在線零件識(shí)別系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)的建立 ……………………………

4、…………… 13</p><p>　　3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)組成與文件………………………………………………………… 13</p><p>　　3.2 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)………………………………………………………………… 15</p><p>　　3.3 管理數(shù)據(jù)庫(kù)………………………………………………………………… 19</p><p>　　3.4 設(shè)

5、計(jì)零件數(shù)據(jù)庫(kù)和建立圖表……………………………………………… 22</p><p>　　4 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及零件的識(shí)別與實(shí)現(xiàn) ……………………………………… 24</p><p>　　4.1 引言………………………………………………………………………… 24</p><p>　　4.2 軟件的設(shè)計(jì)與編程………………………………………………………… 24</p

6、><p>　　4.3 軟件系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)………………………………………………………… 24</p><p>　　4.4 模版匹配的概念和算法…………………………………………………… 26</p><p>　　4.5 運(yùn)用MATLAB基于圖像模版匹配的零件識(shí)別 …………………………… 28</p><p>　　5 總結(jié)與展望 ………………………

7、…………………………………………… 31</p><p>　　致謝詞 …………………………………………………………………………… 32</p><p>　　參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………… 33</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，現(xiàn)代化

8、工業(yè)生產(chǎn)對(duì)制造精度更高、效率更快、智能化更高的先進(jìn)制造技術(shù)要求越來(lái)越迫切;機(jī)器視覺(jué)技術(shù)具有快速性、可重復(fù)性、智能化、非接觸、現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于柔性制造系統(tǒng)中大大提高了系統(tǒng)得柔性化、自動(dòng)化、和智能化水平，適應(yīng)了現(xiàn)代制造業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展要求，在實(shí)際應(yīng)用中顯示出了廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　基于機(jī)器視覺(jué)的柔性制造系統(tǒng)在線零件識(shí)別系統(tǒng)的研究。涉及到機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的建立、圖像采集方案的實(shí)現(xiàn)、圖

9、像預(yù)處理等方面，從理論和實(shí)踐上解決了用機(jī)器視覺(jué)實(shí)現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)在線零件自動(dòng)識(shí)別的一系列問(wèn)題。本文的具體內(nèi)容有以下幾點(diǎn):</p><p>　　1、闡述了機(jī)器視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的研究背景和意義，然后在介紹機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用狀況以及機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，概述了本文的研究目的和主要工作。</p><p>　　2、按照機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)，分析各部分的設(shè)計(jì)方法，并在此方法

10、的指導(dǎo)下本文建立了由CCD工業(yè)相機(jī)、鏡頭、光源和PC機(jī)組成的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)CCD和圖像采集卡獲取被識(shí)別零件的二維圖像數(shù)據(jù)，將其送入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)圖像預(yù)處理和圖像識(shí)別分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)零件的自動(dòng)識(shí)別。</p><p>　　3、著重介紹零件數(shù)據(jù)庫(kù)的建立（用SQL2000說(shuō)明）。</p><p>　　4.對(duì)在線零件識(shí)別軟件系統(tǒng)的預(yù)處理，零件識(shí)別實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了介紹</p><p&

11、gt;　　【關(guān)鍵詞】柔性制造系統(tǒng)，圖像預(yù)處理，數(shù)據(jù)庫(kù)建立，軟件系統(tǒng)。</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the development of modern science and technology, it is more and morenecessary to apply the advanced manufac

12、turing technology with higher precision,efficiency and intelligence in the modern industrial manufacture. Machine visionte chnology has much virtue such as rapid, repetition, intelligent, non-contact and with strong anti

13、-amming ability. It is used in the flexible manufacturing system (FMS) and increases the systems' flexibility, automatization and intelligentizing level. Machine visio</p><p>　　To solve the problem of ca

14、lling correct NC program automatically, real-timely for different online part in FMS, the research of FMS on-line parts recognizing system worked on machine vision was done.The research includes the composing of machine

15、vision system, implementing of image capturing, image pre-processing, edge-detect and the image recognition etc.When recognizing the online parts automatic in the FMS with machine vision technology a series of problem wa

16、s solved in theory and practice. T</p><p>　　1 .Firstly, this thesis expounds the research background and significance of machine vision technology. Based on the development and application status of machine

17、vision recognizing in manufacturing, the research aim and main task are introduced.</p><p>　　2．Analyze the designing method of each part for FMS according to its logical struchue and build up the system unde

18、r the guidance of this method. The machine vision system is composed of a CCD camera, camera lens, a light source and a personal computer. The system acquires the no-reflecting image by the CCD camera and image capture c

19、ard, sent it to the computer to process. Finally finishes the part recogntion.</p><p>　　3．Introduces the parts database ( SQL2000description).</p><p>　　4．for parts recognition software system fo

20、r preprocessing, parts recognition realization are introduced</p><p>　　【Key words】 FMS, pre-processing, Database, software system</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　視覺(jué)包括對(duì)光信

21、號(hào)的感受、對(duì)視覺(jué)信息的獲取、傳輸、處理與理解，是人類觀察世界和認(rèn)知世界的重要手段。據(jù)統(tǒng)計(jì)人類從外部世界獲得的信息約有80%是由視覺(jué)獲取的。隨著信號(hào)處理理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)噲D用攝像機(jī)獲取環(huán)境圖像并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)視覺(jué)信息處理的全過(guò)程，這就是計(jì)算機(jī)視覺(jué)，其目的是使計(jì)算機(jī)具有通過(guò)一幅或多幅圖像認(rèn)知周圍環(huán)境信息的能力。機(jī)器視覺(jué)則是建立在計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論的基礎(chǔ)上，偏重于計(jì)算機(jī)技術(shù)工程化。與計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究的視覺(jué)模式識(shí)別、視

22、覺(jué)理解等內(nèi)容不同，機(jī)器視覺(jué)重點(diǎn)在于感知環(huán)境中物體的形狀、位置、姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)等幾何信息。</p><p>　　1.1機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用</p><p>　　1.1.1機(jī)器視覺(jué)技術(shù)概述</p><p>　　機(jī)器視覺(jué)是機(jī)器(通常指數(shù)字計(jì)算機(jī))對(duì)圖像進(jìn)行自動(dòng)處理并報(bào)告“圖像中有什么”的過(guò)程，也就是說(shuō)它識(shí)別圖像中的內(nèi)容。圖像中的內(nèi)容往往是某些機(jī)器零件，而處理的目標(biāo)不僅要能

23、對(duì)機(jī)器零件定位，還要能對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。</p><p>　　機(jī)器視覺(jué)實(shí)際上是數(shù)字視覺(jué)技術(shù)與工業(yè)制造技術(shù)的結(jié)合的綜合性技術(shù)，主要包括數(shù)字圖像處理技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)、控制技術(shù)、電光源照明技術(shù)，光學(xué)成像技術(shù)、傳感器技術(shù)、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)，計(jì)算機(jī)軟硬技術(shù)，人機(jī)接口技術(shù)等。這些技術(shù)在機(jī)器視覺(jué)中是并列關(guān)系，這些技術(shù)相互協(xié)調(diào)應(yīng)用才能構(gòu)成一個(gè)成功的工業(yè)機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)基

24、本原理:機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)通常采用CCD (Charge Coupled Device)相機(jī)攝取圖像，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)對(duì)圖像數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，從而得到所需要的各種目標(biāo)圖像特征值，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別、坐標(biāo)計(jì)算、灰度分布圖等多種功能。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能夠根據(jù)其檢測(cè)結(jié)果快速地顯示圖像、輸出數(shù)據(jù)、發(fā)布指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以配合其完成指令的實(shí)施。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)主要由圖像獲取、圖像分析和處理、輸出顯示或控制三個(gè)功能模塊組成

25、。</p><p>　　圖像獲取設(shè)備包括光源、攝像機(jī)等，其中關(guān)鍵部件CCD是由分布于其上的各個(gè)像元的光敏二極管的線性陣列或矩形陣列構(gòu)成，通過(guò)順序輸出每個(gè)二極管的電壓脈沖，實(shí)現(xiàn)將圖像光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的目的。輸出的電壓脈沖序列可以直接以RS-170制式輸入標(biāo)準(zhǔn)電視顯示器，或者輸入計(jì)算機(jī)的內(nèi)存，進(jìn)行數(shù)值化CCD是現(xiàn)在最常用的機(jī)器視覺(jué)傳感器。</p><p>　　圖像處理包括相應(yīng)的軟件和硬件系統(tǒng)

26、。顯示或輸出與過(guò)程相連，包括監(jiān)視界面，過(guò)程控制器和報(bào)警裝置等。攝像數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)和故障圖像的分析和比較，若發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品，則通過(guò)NO信號(hào)報(bào)警，并由執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)將其排除出生產(chǎn)線。機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)的結(jié)果可以作為計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量CAQ (Computer Aided Quality)系統(tǒng)的信息來(lái)源，也可以和其它控制系統(tǒng)集成。</p><p>　　1.1. 2機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展</p><p>　

27、　機(jī)器視覺(jué)是一個(gè)相當(dāng)新且發(fā)展十分迅速的研究領(lǐng)域，并己成為計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要研究領(lǐng)域之一機(jī)器視覺(jué)是在20世紀(jì)so年代從統(tǒng)計(jì)模式開(kāi)始的，當(dāng)時(shí)的工作主要集中在二維圖像分析和識(shí)別上，如光學(xué)字符識(shí)別、工件表面、顯微圖片和航空?qǐng)D片的分析和解釋等。20世紀(jì)60年代，Roberts(1965年)通過(guò)計(jì)算機(jī)程序從數(shù)字圖像中提取諸如立方體、菱柱體等多面體的三維結(jié)構(gòu)，并對(duì)物體形狀及物體的空間關(guān)系進(jìn)行描述。Roberts的研究工作開(kāi)創(chuàng)了以理解三維場(chǎng)景為目的三維機(jī)

28、器視覺(jué)的研究。Roberts對(duì)積木世界的創(chuàng)造性研究給人們以極大的啟發(fā)，許多人相信，一旦有白色積木玩具組成的三維世界可以被理解，則可以推廣到理解復(fù)雜的三維場(chǎng)景。于是人們對(duì)積木世界進(jìn)行了深入的研究，研究的范圍從邊緣、角點(diǎn)等特征到提取線條、平面、曲面等幾何要素分析，一直到圖像明暗、紋理、運(yùn)動(dòng)以及成像幾何等，并建立了各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和推理規(guī)則。到了20世紀(jì)70年代，己經(jīng)出現(xiàn)了一些視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　1977年

29、，以David M，教授為代表，提出了不同于“積木世界”分析方法的計(jì)算視覺(jué)理論，該理論在20世紀(jì)80年代成為機(jī)器視覺(jué)研究領(lǐng)域中的一個(gè)十分重要的理論框架，對(duì)立體視覺(jué)的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。Mary創(chuàng)立的視覺(jué)理論他首先從信息處理的角度出發(fā)綜合了圖像處理，心里物理學(xué)，神經(jīng)生理學(xué)及臨床精神病學(xué)的研究成果，提出了一個(gè)較為完善的視覺(jué)系統(tǒng)框架，他認(rèn)為視覺(jué)過(guò)程可以分為三個(gè)階段:第一階段是將輸入的原始圖像進(jìn)行處理，抽取圖像中諸如角點(diǎn)，</p>

30、<p>　　邊緣，紋理，線條，邊界等基本特征，這些特征的集合為基元圖;第二階段是指在以觀測(cè)者為中心的坐標(biāo)系中，由輸入圖像和基元圖恢復(fù)場(chǎng)景中可見(jiàn)部分的深度，法線方向，輪廓等，這些信息包含了深度信息，但不是真正的物體三維表示，稱二維半圖;第三階段是在以物體為中心的坐標(biāo)系中，由輸入圖像，基元圖和二維半圖來(lái)恢復(fù)、表示、識(shí)別三維圖體?；谶@種理論框架，研究者們對(duì)其中的各個(gè)研究層面進(jìn)行了大量的研究。</p><p&

31、gt;　　到80年代中期，機(jī)器視覺(jué)獲得蓬勃的發(fā)展，新概念、新方法、新理論不斷涌現(xiàn)，比如基于感知特征群的物體識(shí)別理論框架、主動(dòng)視覺(jué)理論框架、視覺(jué)繼承理論框架等。20世紀(jì)90年代，隨著光電自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，利用機(jī)器視覺(jué)的快速性、可重復(fù)性、智能化和可現(xiàn)場(chǎng)性的特點(diǎn)，機(jī)器視覺(jué)在汽車零配件批量加工的尺寸檢查和自動(dòng)裝配的完整性檢查、電子裝配線的元件定位、IC上的字符識(shí)別、印刷電路板的檢驗(yàn)等應(yīng)用場(chǎng)合得到了具體的應(yīng)用。作為一個(gè)充滿生機(jī)與活力的

32、學(xué)科，機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景，目前國(guó)外己經(jīng)有了許多這方面的研究。許多傳統(tǒng)的人工視覺(jué)檢測(cè)方法正在逐步被計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)所代替，而且又有許多新的成像方法得到了廣泛的研究和應(yīng)用，除了最普通的自然光圖像及光學(xué)顯微圖像外，還有p射線圖像, X射線圖像、紅外熱力圖像、核磁共振圖像、共焦顯微圖像、低濕電子顯微圖像等成像技術(shù)。所有這些圖像，都可以經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換，成為計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)字圖像，然后利用機(jī)器視覺(jué)的方法，對(duì)其進(jìn)行處

33、理與分析，提取得到研究者所需的信息，使檢測(cè)過(guò)程更簡(jiǎn)單，結(jié)果更準(zhǔn)確，速度更快。</p><p>　　近年來(lái)，國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用研究得到迅猛的發(fā)展，各行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)在解決了生產(chǎn)自動(dòng)化問(wèn)題后，已開(kāi)始將目光轉(zhuǎn)向視覺(jué)測(cè)量、識(shí)別的自動(dòng)化方向，即智能的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展可大致分為三個(gè)階段:1990年以前，僅僅在大學(xué)和研究所中有一些研究圖像處理和模式識(shí)別的實(shí)驗(yàn)室。在20世紀(jì)90年代初，一些來(lái)自這些研究

34、機(jī)構(gòu)的工程師成立了他們自己的視覺(jué)公司，開(kāi)發(fā)了第一代圖像處理產(chǎn)品，例如基于ISA總線的灰度級(jí)圖像采集卡，和一些簡(jiǎn)單的圖像處理軟件庫(kù)，他們的產(chǎn)品在大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室和一些工業(yè)場(chǎng)合得到了應(yīng)用，人們能夠做一些基本的圖像處理和分析工作。盡管這些公司用視覺(jué)技術(shù)成功地解決了一些實(shí)際問(wèn)題，例如多媒體處理，印刷品表面檢測(cè)，車牌識(shí)別等，但由于產(chǎn)品本身軟硬件方面的功能和可靠性還不夠好，限制了他們?cè)诠I(yè)應(yīng)用中的發(fā)展?jié)摿Α４蠛銏D像公司就是做的較好者之一。另外，一個(gè)重要

35、的因素是市場(chǎng)需求不大，工業(yè)界的很多工程師對(duì)機(jī)器視覺(jué)沒(méi)有概念，另外很多企業(yè)也沒(méi)有認(rèn)識(shí)到質(zhì)量控制的重要性。這種狀況一直持續(xù)到1998年。所以，我們稱1990~1998年為初級(jí)階段。</p><p>　　自從1998年，越來(lái)越多的電子和半導(dǎo)體工廠，包括香港和臺(tái)灣投資的工廠，</p><p>　　落戶廣東和上海。帶有機(jī)器視覺(jué)的整套的生產(chǎn)線和高級(jí)設(shè)備被引入中國(guó)。隨著這股潮流，一些廠商和制造商開(kāi)始希望

36、發(fā)展自己的視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備，他們從美國(guó)和日本引入最先進(jìn)的成熟產(chǎn)品，給終端用戶提供專業(yè)培訓(xùn)咨詢服務(wù)，有時(shí)也和他們的商業(yè)伙伴一起開(kāi)發(fā)整套的視覺(jué)設(shè)備。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)不僅僅是應(yīng)用半導(dǎo)體和電子行業(yè)，而且開(kāi)始應(yīng)用在汽車、食品、飲料、包裝等行業(yè)中，這里，我們將1998~2002年定義為機(jī)器視覺(jué)概念引入期。</p><p>　　第三階段從2002年至今，我們稱之為機(jī)器視覺(jué)發(fā)展期，中國(guó)機(jī)器視覺(jué)的呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì);在許多行業(yè)如半導(dǎo)體、電子、

37、計(jì)算機(jī)配件、消費(fèi)品、食品、汽車、</p><p>　　冶金、包裝、制藥等，客戶開(kāi)始尋求視覺(jué)檢測(cè)和識(shí)別解決方案;同時(shí)開(kāi)發(fā)圖像采集卡、圖像軟件等圖像處理產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性得到很大的提高，開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。</p><p>　　1.1. 3機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用</p><p>　　隨著現(xiàn)代生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高，機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域所處的地位也

38、逐漸上升。應(yīng)用需求是機(jī)器視覺(jué)研究的巨大推動(dòng)力.各行各業(yè)對(duì)于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的需求越來(lái)越迫切，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的市場(chǎng)正在形成、發(fā)展。</p><p>　　機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如:對(duì)高速貼片機(jī)上對(duì)電子元件的</p><p>　　快速定位、對(duì)管腳數(shù)目的檢查、對(duì)IC表面印字符的辨識(shí)、汽車儀表盤(pán)加工精度的檢查、軸承生產(chǎn)中對(duì)滾珠數(shù)量和破損情況的檢查、鋼帶表面缺陷的檢查等等，圖1.2所示為一些在

39、制造行業(yè)中的具體應(yīng)用。</p><p>　　如果按行業(yè)劃分，機(jī)器視覺(jué)主要應(yīng)用行業(yè)為:自動(dòng)控制、電子與電氣、機(jī)械</p><p>　　制造、醫(yī)藥行業(yè)、玻璃陶瓷、包裝行業(yè)、印刷行業(yè)、交通運(yùn)輸、紡織工業(yè)、機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域。</p><p>　　1.工業(yè)視覺(jué):如工業(yè)檢測(cè)、工業(yè)探傷、自動(dòng)生產(chǎn)流水線、郵政自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)輔助外科手術(shù)、顯微醫(yī)學(xué)操作，以及各種危險(xiǎn)場(chǎng)合工作的機(jī)器人等。

40、將圖像和視覺(jué)技術(shù)用于生產(chǎn)自動(dòng)化，可以加快生產(chǎn)速度，保證質(zhì)量的一致性，還可以避免人的疲勞、注意力不集中等帶來(lái)的誤判。</p><p>　　2.人機(jī)交互:如人臉識(shí)別、智能代理等，讓計(jì)算機(jī)可借助人的手勢(shì)動(dòng)作(手語(yǔ))、嘴唇動(dòng)作(唇讀)、軀干運(yùn)動(dòng)(步態(tài))、表情測(cè)定等了解人的愿望要求而執(zhí)行指令，這既符合人類的交互習(xí)慣，也可增加交互方便性和臨常感等。</p><p>　　3.視覺(jué)導(dǎo)航:如巡航導(dǎo)彈制導(dǎo)、無(wú)

41、人駕駛飛機(jī)飛行、自動(dòng)行駛車輛、移動(dòng)機(jī)器人、精確制導(dǎo)等，既可避免人的參與及由此帶來(lái)的危險(xiǎn)，也可提高精度和速度。</p><p>　　4.虛擬現(xiàn)實(shí):如飛機(jī)駕駛員訓(xùn)練、醫(yī)學(xué)手術(shù)模擬、場(chǎng)景建模、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境表示等它可幫助人們超越人的生理極限，“親臨其境”，提高工作效率。</p><p>　　5.圖像自動(dòng)解釋:包括對(duì)放射圖像、顯微圖像、遙感多波段圖像、合成孔徑雷達(dá)圖像、航空航測(cè)圖像等的自動(dòng)判讀理解。由于

42、近年來(lái)技術(shù)的發(fā)展，圖像的種類和數(shù)量飛速增長(zhǎng)，圖像的自動(dòng)理解已成為解決信息膨脹問(wèn)題的重要手段。</p><p>　　機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)在國(guó)外發(fā)展很快，早在20世紀(jì)80年代，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局就預(yù)計(jì)，檢測(cè)任務(wù)的90%將由視覺(jué)檢測(cè)任務(wù)來(lái)完成。美國(guó)在80年代就有100多家公司躋身于視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)市場(chǎng);國(guó)際權(quán)威統(tǒng)計(jì)資料顯示，全球機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)總量正在向100億美元挺進(jìn)，年增長(zhǎng)率12.4%。國(guó)外，機(jī)器視覺(jué)作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)己經(jīng)相當(dāng)成熟

43、了，在有些地方，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)甚至到了白熱化的程度，但在國(guó)內(nèi)，機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展仍處于“嬰兒”成長(zhǎng)期，在應(yīng)用方面，僅僅出現(xiàn)了一些零星的案例，而且往往較為初級(jí)，無(wú)論是在深度上還是廣度上，都與國(guó)外水平相去甚遠(yuǎn)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)的機(jī)器視覺(jué)研究和應(yīng)用水平跟國(guó)外相比至少有加年的差距。這與我國(guó)整體工業(yè)水平不高也有關(guān)系。當(dāng)前，我國(guó)工業(yè)面臨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的任務(wù)，所謂用信息化帶動(dòng)工業(yè)化，就是要用先進(jìn)的技術(shù)來(lái)武裝傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　

44、1.2課題背景與意義</p><p>　　隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，制造產(chǎn)品朝著小批量、多種類的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的制造技術(shù)及生產(chǎn)管理模式正發(fā)生巨大變革;加工工業(yè)正朝著高速、高精密、大批量生產(chǎn)、高度自動(dòng)化、智能化和柔性化的方向發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和在企業(yè)中應(yīng)用的不斷深化，1967年英國(guó)Molins公司創(chuàng)造了柔性制造系統(tǒng)(FlexibleManufacturing System, FMS )。所謂FMS，就是在成組技

45、術(shù)的基礎(chǔ)上引入計(jì)算機(jī)控制、管理和調(diào)度功能，提高了加工的自動(dòng)化和柔性，通過(guò)計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)工作，實(shí)現(xiàn)了不停機(jī)轉(zhuǎn)換零件品種和批量。同時(shí)，在加工中心之間通過(guò)自動(dòng)導(dǎo)向小車或傳送帶運(yùn)輸零件。適用于多品種、中小批量生產(chǎn)的具有高柔性且自動(dòng)化程度高的制造系統(tǒng)。柔性是FMS的最大特點(diǎn)。即系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)能力。。</p><p>　　FMS一般由加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、信息流控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成，如圖1-2所示。&l

46、t;/p><p>　　圖1-2柔性制造系統(tǒng)的構(gòu)成</p><p>　　機(jī)器視覺(jué)技術(shù)具有快速性、可重復(fù)性、智能化、非接觸、現(xiàn)場(chǎng)抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，隨著智能制造系統(tǒng)的發(fā)展，越來(lái)越多的FMS引入了機(jī)器視覺(jué)，在FMS的自動(dòng)化生產(chǎn)中，涉及到各種各樣的質(zhì)量檢查、測(cè)量和零件識(shí)別應(yīng)用，例如汽車零配件尺寸檢查和自動(dòng)裝配的完整性檢查、加工前刀具的磨損檢查等。這類應(yīng)用過(guò)去是靠人工檢測(cè)來(lái)完成，人工執(zhí)行這些工序，給工廠

47、增加了巨大的人工成本和管理成本的同時(shí)，仍然不能保證100%的產(chǎn)品檢驗(yàn)合格率，另外，有些微小尺寸的精確快速測(cè)量、形狀匹配、顏色辨識(shí)等，用人眼根本無(wú)法連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的引入代替人工檢測(cè)方法，避免了人眼的疲勞同時(shí)還能代替人工視覺(jué)在一些不適合人工作業(yè)的危險(xiǎn)環(huán)境中工作。因此，將機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于FMS系統(tǒng)中的檢測(cè)方面可以大大的提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。</p><p>　　機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在FMS系統(tǒng)中一個(gè)重要應(yīng)用

48、是它能夠直接識(shí)別零件和能有效地引入人工智能方法，從而判別和檢測(cè)人為造成裝載錯(cuò)誤零件和裝夾位置的不正確;另外對(duì)零件外形進(jìn)行識(shí)別和對(duì)零件進(jìn)行分類，反饋?zhàn)R別信息到FMS主控計(jì)算機(jī)，并能對(duì)系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程提供信息反饋.因此，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能參與FMS調(diào)度與管理決策，使FMS生產(chǎn)管理與調(diào)度更加柔性化與智能化。</p><p>　　隨著制造業(yè)的快速發(fā)展和計(jì)算機(jī)及總線技術(shù)發(fā)展的日臻成熟，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)己經(jīng)在制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)

49、器視覺(jué)是圖像技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的新的產(chǎn)物，是實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化、信息化的先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在FMS中的應(yīng)用，大大提高裝備的智能化、自動(dòng)化水平，提高FMS的使用效率、可靠性等性能。隨著機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)新的技術(shù)、新的理論在FMS中的應(yīng)用，將更加有效地發(fā)揮FMS自動(dòng)化裝備的效能，提升自動(dòng)化生產(chǎn)水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量，帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率大幅提高。因此開(kāi)展機(jī)器視覺(jué)的理論探索和機(jī)器視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用于FMS中的零件識(shí)別的研究具有非

50、常重要的意義。</p><p>　　1.3本論文的選題與研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本論文圍繞如何實(shí)現(xiàn)柔性系統(tǒng)在線零件的自動(dòng)識(shí)別，對(duì)機(jī)器視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)的基本原理、圖像預(yù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)建立等若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)分析和理論探討。在此基礎(chǔ)上，圍繞柔性制造系統(tǒng)在線零件識(shí)別的特點(diǎn)，比較了相關(guān)軟硬件的性能，最終完成了柔性制造系統(tǒng)在線零件識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p><p>

51、　　第2章 柔性制造系統(tǒng)在線零件識(shí)別系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1引言</b></p><p>　　硬件是功能的基礎(chǔ)，可以說(shuō)整個(gè)在線零件識(shí)別系統(tǒng)的性能取決于硬件本身的特性。硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和選型在根本上決定了系統(tǒng)整體的識(shí)別精度和穩(wěn)定性。典型的PC式視覺(jué)系統(tǒng)一般由計(jì)算機(jī)、光源部分、鏡頭、CCD攝像機(jī)、圖像集卡以及圖像處理軟件組成。在本章中，將圍繞柔性

52、制造系統(tǒng)在線零件識(shí)別的應(yīng)用，就機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的硬件組成、性能比較以及硬件選型進(jìn)行了進(jìn)一步的研究和實(shí)踐。</p><p>　　2.2柔性制造系統(tǒng)在線零件識(shí)別系統(tǒng)問(wèn)題的提出</p><p>　　2.2.1柔性制造系統(tǒng)概述</p><p>　　柔性制造系統(tǒng)（島）由一臺(tái)帶雙工位交換托板的THM6363精密臥式加工中心、兩臺(tái)帶雙工位交換托板的TH6363臥式加工中心、容量為十八

53、個(gè)托板的托板庫(kù)，托板交換小車和總控計(jì)算機(jī)、信息監(jiān)控系統(tǒng)、在線零件識(shí)別系統(tǒng)等組成?？刂撇糠种饕?總控計(jì)算機(jī)、GE-FANUCFA控制系統(tǒng)、加工中心控制系統(tǒng)、小車控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)信息監(jiān)控系統(tǒng)、零件識(shí)別系統(tǒng)等組成。其中加工中心和搬運(yùn)小車主要采用具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能的FANUC Oi-MB數(shù)控系統(tǒng)，托板庫(kù)控制系統(tǒng)采用具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能的FANUC Oi-TB數(shù)控系統(tǒng)。三臺(tái)加工中心、托板庫(kù)和總控計(jì)算機(jī)之間采用以太網(wǎng)連接.通過(guò)網(wǎng)絡(luò)總控計(jì)算機(jī)可分別獲得三臺(tái)

54、加工中心和托板庫(kù)的狀態(tài)信息，并可向創(chuàng)門(mén)傳送程序和刀偏等數(shù)據(jù)。同時(shí)三臺(tái)加工中心、托板庫(kù)、零件識(shí)別系統(tǒng)之間采用1/O LINK總線連接，用于傳遞相互之間的1/O接口信號(hào)。</p><p>　　機(jī)床托板裝載站和工作臺(tái)面上的托板號(hào)記憶在FANUC數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的PMC數(shù)據(jù)表里。通過(guò)uo L.mrlc總線可將機(jī)床上的托板號(hào)數(shù)據(jù)傳送到托板庫(kù)控制系統(tǒng)，同時(shí)將搬運(yùn)小車輸送來(lái)的托板號(hào)和其對(duì)應(yīng)的程序號(hào)數(shù)據(jù)送至機(jī)床。</p>

55、<p>　　托板庫(kù)由容量為十八個(gè)托板的托板倉(cāng)庫(kù)、搬運(yùn)小車和上料工位組成，托板倉(cāng)庫(kù)采用固定托板位置控制方式，即每個(gè)托板放置在托板倉(cāng)庫(kù)中的固定位置上。搬運(yùn)小車采用FANUC oi-TE數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制，由FANLTC數(shù)控系統(tǒng)來(lái)記憶搬運(yùn)小車、上下料工位、托板裝載站和機(jī)床工作臺(tái)面上的托板號(hào)。在數(shù)控系統(tǒng)里事先編制好許多用于控制搬運(yùn)小車移動(dòng)到各個(gè)位置的程序，由托板庫(kù)控制系統(tǒng)根據(jù)總控計(jì)算機(jī)下發(fā)的控制程序來(lái)調(diào)用執(zhí)行，從而控制搬運(yùn)小車為三臺(tái)

56、加工中心服務(wù)。</p><p>　　總控計(jì)算機(jī)為工業(yè)級(jí)I'C機(jī)，監(jiān)控托板庫(kù)的工作狀態(tài)，并可向它們傳送程序和加工數(shù)據(jù)。整個(gè)柔性制造系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)可往上連接到公司的MIS系統(tǒng)，接受公司生產(chǎn)部門(mén)指令和作業(yè)計(jì)劃，接收技術(shù)中心的CAM系統(tǒng)生成的產(chǎn)品加工程序、接受公司的生產(chǎn)調(diào)度部的監(jiān)控。</p><p>　　零件識(shí)別系統(tǒng)為PC式視覺(jué)系統(tǒng)，在待加工零件裝夾完成后，進(jìn)行零件識(shí)別，將識(shí)別出的零件信息

57、發(fā)送給MIS系統(tǒng)，再由MIS系統(tǒng)安排該零件的加工。</p><p>　　圖2-1柔性制造系統(tǒng)工作流程圖</p><p>　　2. 2. 2在線零件識(shí)別系統(tǒng)問(wèn)題的提出</p><p>　　從圖2-1所示的柔性制造系統(tǒng)工作原理流程圖知在上下料工位裝夾完零件后，由托板小車自動(dòng)將零件送到相應(yīng)加工中心，由托板庫(kù)控制系統(tǒng)通過(guò)MIS系統(tǒng)將該零件的相應(yīng)加工程序號(hào)傳送給加工中心，加工

58、中心調(diào)用與程序號(hào)對(duì)應(yīng)的加工程序進(jìn)行加工;在以前的柔性制造系統(tǒng)中完全靠人工輸入來(lái)調(diào)用待加工零件的數(shù)控程序，這影響了系統(tǒng)得加工效率，成為制約柔性制造島柔性化和智能化的一個(gè)重要方面，為了解決這一問(wèn)題，需要在零件進(jìn)行加工前先完成零件的自動(dòng)識(shí)別，根據(jù)識(shí)別結(jié)果加工中心自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)程序完成加工。若在每臺(tái)加工中心各自建立一套獨(dú)立的基于機(jī)器視覺(jué)的在線零件識(shí)別系統(tǒng)，則能更好的提高系統(tǒng)的柔性化和智能化，但是這種方案將增加整個(gè)柔性制造系統(tǒng)的成本。因此本文研究了

59、在上下料工位處采用PC機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)通過(guò)采集圖像和相應(yīng)的圖像識(shí)別處理和識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)在線零件識(shí)別的方法。</p><p>　　2.3柔性制造系統(tǒng)在線零件識(shí)別系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2. 3. 1在線零件識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理</p><p>　　本研究根據(jù)機(jī)械零件圖像識(shí)別原理及柔性制造系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)了基于機(jī)器視覺(jué)的在線零件識(shí)別系統(tǒng)，其由工控機(jī)、高分辨率的面

60、陣黑白工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡、光源、光學(xué)鏡頭、光源、沁卡等組成，它用于對(duì)柔性制造系統(tǒng)在線零件進(jìn)行識(shí)別。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-2所示:</p><p><b>　　圖2-2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　上面系統(tǒng)組成圖中所示各組成部分的名稱與功能概述如下:</p><p>　　1.工業(yè)相機(jī)和光學(xué)部件:這一部件含有一個(gè)工業(yè)相機(jī)和鏡頭(光學(xué)部件)，用于

61、拍攝被檢測(cè)的物體。</p><p>　　2.光源:光源為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定、可靠得照明光源，并且使得零件圖像中的背景灰度均勻，通過(guò)與背景的配合以便拍攝到更好的圖像。</p><p>　　3.圖像采集卡:也稱為視頻抓取卡，這個(gè)部件是一張插在PC上的卡。這張采集卡的作用是將攝像頭與PC連接起來(lái)。它從攝像頭中獲得圖像信息(模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào))，然后轉(zhuǎn)換成PC能處理的數(shù)據(jù).</p>&

62、lt;p>　　4. PC平臺(tái):計(jì)算機(jī)是機(jī)器視覺(jué)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，是自動(dòng)識(shí)別檢測(cè)軟件運(yùn)行的硬件平臺(tái)。對(duì)圖像采集卡得來(lái)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理。</p><p>　　5.在線零件識(shí)別系統(tǒng)軟件:整個(gè)系統(tǒng)中的智能部分，自動(dòng)圖像識(shí)別軟件用于創(chuàng)建和執(zhí)行程序、處理采集回來(lái)的圖像數(shù)據(jù)、以及完成識(shí)別零件操作。</p><p>　　6.數(shù)字I/O和網(wǎng)絡(luò)連接:一旦系統(tǒng)完成識(shí)別操作，這部分負(fù)責(zé)與外界

63、通信，將識(shí)別出來(lái)的零件信息以控制信號(hào)的形式輸出。</p><p>　　系統(tǒng)的工作原理:在自動(dòng)識(shí)別零件前，攝取各種零件的圖像生成圖像庫(kù)。在每個(gè)工作計(jì)劃執(zhí)行前，根據(jù)MIS系統(tǒng)下發(fā)的計(jì)劃文件(.excel表格格式)，更新當(dāng)前工作計(jì)劃臨時(shí)零件庫(kù);識(shí)別系統(tǒng)工作時(shí)，當(dāng)載有零件的自動(dòng)牽引小車將托板送到上料工位，工人裝夾工件，然后按動(dòng)攝像啟動(dòng)按鈕，光源系統(tǒng)啟動(dòng)為系統(tǒng)提供均勻的光線，由工業(yè)CCD相機(jī)開(kāi)始攝像，工控機(jī)內(nèi)的圖像采集卡對(duì)

64、工業(yè)CCD相機(jī)傳送來(lái)的圖像信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、采樣等處理，并將圖像信號(hào)寫(xiě)入到工控機(jī)的內(nèi)存中，然后由圖像識(shí)別軟件對(duì)采集到的零件圖像進(jìn)行圖像處理和識(shí)別。最后在顯示器上顯示識(shí)別結(jié)果，同時(shí)通過(guò)加卡，把識(shí)別出來(lái)的零件信息傳送給托板庫(kù)控制系統(tǒng)和MIS系統(tǒng)，MIS系統(tǒng)再根據(jù)識(shí)別結(jié)果安排加工中心并調(diào)用相應(yīng)的數(shù)控加工程序傳給相應(yīng)的加工中心，完成相應(yīng)零件的加工。</p><p>　　2.3.2柔性制造系統(tǒng)在線零件識(shí)別系統(tǒng)基本性能&l

65、t;/p><p>　　柔性制造系統(tǒng)在線零件識(shí)別系統(tǒng)的基本性能如下:</p><p>　　1.除了上下料由人工完成，其余皆由控制系統(tǒng)自動(dòng)控制完成; </p><p>　　2.可實(shí)現(xiàn)識(shí)別工件的大小:600 X 800 mm;</p><p>　　3.可識(shí)別工件類型:箱體類、板桿類、軸類、盤(pán)類;</p><p>　　4.具備人機(jī)

66、交互界面，圖像識(shí)別的結(jié)果將返回人機(jī)界面;</p><p>　　5.識(shí)別零件總數(shù):999種零件;</p><p>　　6.識(shí)別速度:1秒/零件;</p><p>　　7.識(shí)別準(zhǔn)確率:當(dāng)前生產(chǎn)批次零件100/0*</p><p>　　2.4柔性制造系統(tǒng)在線零件識(shí)別系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　基于PC結(jié)構(gòu)的識(shí)別系統(tǒng)得硬

67、件的設(shè)計(jì)，主要是一個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)中各種關(guān)鍵硬件的選擇與設(shè)計(jì).下面重點(diǎn)討論機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)關(guān)鍵硬件部分的選用。</p><p>　　2. 4. 1 CCD工業(yè)相機(jī)選擇</p><p>　　CCD(電荷藕合器件)是由具有光電效應(yīng)的半導(dǎo)體器件組成的一個(gè)面陣單元。通過(guò)CCD圖像傳感器采集圖像，把目標(biāo)的三維圖像采集為二維圖像，通過(guò)光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，即所謂的模擬信號(hào)，再由圖像采集卡把電信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，供

68、計(jì)算機(jī)處理。</p><p>　　CCD根據(jù)圖像顏色來(lái)分有單色CCD和彩色CCD。單色CCD輸出圖像是單色的，彩色CCD輸出圖像是彩色的。CCD根據(jù)傳感器格式來(lái)分，可以分為線陣和面陣兩種。線陣CCD每次只能得到一條線上的光學(xué)信息，其分辨率高。面陣CCD由排成方陣的感光像元組成，可直接得到二維圖像，一般應(yīng)用于成像速度要求不高，一次成像的場(chǎng)合。</p><p>　　由于本系統(tǒng)需自動(dòng)識(shí)別的是金屬

69、零件，對(duì)零件的具體顏色和表面圖像等信息都不需要，因此采用單色的相機(jī)。同樣價(jià)格的單色相機(jī)和彩色相機(jī)相比，單色相機(jī)分辨率高、信噪比大、靈敏度高、拍攝的圖像對(duì)比度也大，更能夠表達(dá)被測(cè)物體的亮度信息，另外圖像格式的數(shù)據(jù)量小、處理速度快。所以單色相機(jī)能夠完全滿足本系統(tǒng)的要求。由于零件是靜止攝像，采用面陣相機(jī)。下面確定相機(jī)的關(guān)鍵參數(shù):</p><p><b>　　1.分辨率的確定</b></p&g

70、t;<p>　　由于本系統(tǒng)為柔性制造系統(tǒng)的在線零件的識(shí)別，而非精確的尺寸檢測(cè)，系統(tǒng)只需達(dá)到毫米級(jí)像素當(dāng)量即可滿足要求。柔性制造系統(tǒng)在線零件的最大尺寸為600 X800 mm，則CCD的最小分辨率為 800X600mm?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)屏蔽背景尺寸要大于零件尺寸，因此本系統(tǒng)選用了分辨率為1024X 768的CCD。</p><p>　　2.相機(jī)接口類型確定</p><p>　　相機(jī)的

71、接口主要有:Analog, CameraLink, IEEE1394, USB2.0, Gigabit Ethernet;其中CameraLink是專為機(jī)器視覺(jué)的高端應(yīng)用設(shè)計(jì)的，是由幾家專做圖像卡和工業(yè)相機(jī)的公司聯(lián)合發(fā)布的，其傳輸率高，可達(dá)到1 Gbits/s,輸出數(shù)字格式，可提供高分辨率、高信噪比:其缺點(diǎn)是傳輸距離較短，最遠(yuǎn)距離不超過(guò)l 0m。由于本系統(tǒng)CCD跟PC機(jī)距離較近，因而選用CameraLink接口類型的工業(yè)相機(jī)。</

72、p><p>　　根據(jù)以上所述，在本系統(tǒng)中，選用型號(hào)為UNIQ UP800的單色面陣CCD，其分辨率為1024 x 768,CCD尺寸為4.8 X 3.6mm，像素尺寸為:4.65um X 4.65um 。</p><p><b>　　2.4.2鏡頭選擇</b></p><p>　　鏡頭是本系統(tǒng)中必不可少的部件，鏡頭的選擇直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣，影響

73、算法的實(shí)現(xiàn)和識(shí)別結(jié)果。鏡頭從焦距上分為短焦鏡頭、中焦鏡頭、長(zhǎng)焦鏡頭;結(jié)構(gòu)上分有固定光圈定焦鏡頭、手動(dòng)光圈定焦鏡頭、自動(dòng)光圈定焦鏡頭、手動(dòng)變焦鏡頭、自動(dòng)變焦鏡頭、自動(dòng)光圈電動(dòng)變焦鏡頭、電動(dòng)三可變鏡頭等。通常選用鏡頭主要根據(jù)鏡頭的幾個(gè)主要參數(shù)來(lái)確定。一般情況下，主要考慮鏡頭的成像面、焦距、視場(chǎng)、工作距離、視野和景深等參數(shù)。一般來(lái)講，焦距越小，視角越大，最小工作距離越短，視野越大。對(duì)于鏡頭的選用，工作距離越近越好，鏡頭的畸變?cè)叫≡胶茫曇霸酱?/p>

74、越好。根據(jù)本系統(tǒng)在工作時(shí)的位置是固定的即物距是定值，另外光源環(huán)境也變化不大;因而選取具有光照度比較均勻，價(jià)格較便宜的手動(dòng)光圈定焦標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。這種鏡頭結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，有一個(gè)可以手動(dòng)調(diào)節(jié)的對(duì)焦調(diào)整環(huán)和手動(dòng)光圈調(diào)整環(huán);通過(guò)左右旋轉(zhuǎn)該環(huán)可使成像最清晰，調(diào)節(jié)光圈調(diào)整環(huán)可使光圈范圍從F1.2或F1.4到關(guān)閉，使其能夠適應(yīng)工作環(huán)境的光照度。零件最大尺寸為800mm，鏡頭至零件的距離為1400mm，則本自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)需要的檢測(cè)視角為44度，檢測(cè)視角小于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭

75、的視角50度。</p><p>　　下面確定鏡頭的焦距:</p><p>　　假定鏡頭的焦距是FL（mm)，工作距離是W(mm)，那么根據(jù)幾何光學(xué)的原理，可以推出所選取工業(yè)相機(jī)UNIQ UP800的CCD長(zhǎng)邊L=4.8mm，系統(tǒng)攝像工作距離W=1400mm，最大視場(chǎng)FOV=800mm所以可得FL=8.3mm。</p><p>　　由以上分析可得系統(tǒng)的鏡頭要求選用日

76、本精工8mm手動(dòng)光圈定焦標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。</p><p>　　2. 4. 3光源系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　光源系統(tǒng)是視覺(jué)系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部分，因?yàn)楣庠垂鈴?qiáng)的均勻性，光強(qiáng)波動(dòng)幅度、照明方式等，會(huì)直接影響著圖像采集的質(zhì)量，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度。根據(jù)光源的照射方式不同，可以分為前照、背照、分光照等多種。根據(jù)所用的燈源的不同分為L(zhǎng)ED光源、氖燈光源、白熾燈光源等，另外系統(tǒng)處于全開(kāi)放式的工作環(huán)境狀

77、態(tài)，環(huán)境光源變化很大，對(duì)系統(tǒng)的圖像采集帶來(lái)很大的難度和不確定的因素?；谝陨显蚝同F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了一個(gè)白色的三基色節(jié)能燈光源并采用背光方式，零件為不透明物體，采用背光方式即光源從零件后面照射，對(duì)于不透明物體具有提高圖像對(duì)比度、邊緣特別突出等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　第3章 在線零件識(shí)別系統(tǒng)中零件數(shù)據(jù)庫(kù)的建立</p><p>　　3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)組成與文件</p><

78、;p>　　3.1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)文件</p><p>　　在SQL Server 2000中，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)均用一組操作系統(tǒng)文件來(lái)存放，數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)、對(duì)象和數(shù)據(jù)庫(kù)操作都存放在這些操作系統(tǒng)文件中。根據(jù)這些文件的作用不同，可以分為三類：</p><p>　?。?）主數(shù)據(jù)文件（Primary）：用來(lái)存放數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都必須有一個(gè)主數(shù)據(jù)文件，其后綴為.MDF。</p><

79、p>　?。?）次數(shù)據(jù)文件（Secondary）：用來(lái)存放數(shù)據(jù)，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以沒(méi)有也可以有多個(gè)次數(shù)據(jù)文件，其后綴為.NDF。</p><p>　?。?）事務(wù)日志文件（Transaction Log）：用來(lái)存放事務(wù)日志，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)必須有一個(gè)或多個(gè)事務(wù)日志文件，其后綴為.LDF。</p><p>　　一般情況下，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)至少由一個(gè)主數(shù)據(jù)文件和一個(gè)事務(wù)日志文件組成。也可以根據(jù)實(shí)際需要，給數(shù)

80、據(jù)庫(kù)設(shè)置多個(gè)次數(shù)據(jù)文件和其他日志文件，并將它們放在不同的磁盤(pán)上。</p><p>　　默認(rèn)狀態(tài)下，數(shù)據(jù)庫(kù)文件存放在\MSSQL\data\目錄下，主數(shù)據(jù)文件名為“數(shù)據(jù)庫(kù)名_Data.MDF”，日志文件名為“數(shù)據(jù)庫(kù)名_Log.LDF”。數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建者可以在創(chuàng)建時(shí)指定其他的路徑和文件名，也可以添加Secondary文件和更多的日志文件。 </p><p>　　3.1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)組成</p

81、><p><b>　　1．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象</b></p><p>　　SQL Server的每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都由關(guān)系圖（Relation Map）、表（Table）、視圖（View）、存儲(chǔ)過(guò)程 （Stored procedures）、觸發(fā)器（Triggers）、用戶自定義數(shù)據(jù)類型（User-defined data types）、用戶自定義函數(shù)（User-defined func

82、tions）、索引（Indexes）、規(guī)則（Constraints）、默認(rèn)值（Defaults）等數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象組成，如圖3-1所示。</p><p>　　2．系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和示例數(shù)據(jù)庫(kù)</p><p>　　在完成SQL Server安裝后，系統(tǒng)即會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建6個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。它們分別是master、tempdb、model和msdb這4個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和Northwind、Pubs這2個(gè)示例數(shù)據(jù)庫(kù)。如圖3-

83、1所示。</p><p>　　圖3-1 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象圖 </p><p>　?。?）master數(shù)據(jù)庫(kù)</p><p>　　master是一個(gè)最重要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，它記錄了SQL Server系統(tǒng)級(jí)的所有信息，包括系統(tǒng)中所有的登錄賬號(hào)、系統(tǒng)配置信息、所有數(shù)據(jù)庫(kù)的信息、所有數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)庫(kù)文件的地址等。每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都有屬于自己的一組系統(tǒng)表，記錄了每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)各自的系統(tǒng)信息，這

84、些表在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生。為了與用戶創(chuàng)建的表相區(qū)別，這些表被稱為系統(tǒng)表，表名都以“sys”開(kāi)頭。</p><p>　　master數(shù)據(jù)庫(kù)中還有很多系統(tǒng)存儲(chǔ)過(guò)程和擴(kuò)展存儲(chǔ)過(guò)程。系統(tǒng)存儲(chǔ)過(guò)程是預(yù)先編譯好的程序，所有的系統(tǒng)存儲(chǔ)過(guò)程的名字都以“sp_”開(kāi)頭。</p><p>　?。?）tempdb數(shù)據(jù)庫(kù)</p><p>　　tempdb 數(shù)據(jù)庫(kù)用于存放所有連接到系統(tǒng)的用戶

85、臨時(shí)表和臨時(shí)存儲(chǔ)過(guò)程以及SQL Server產(chǎn)生的其他臨時(shí)性的對(duì)象。tempdb是SQL Server中負(fù)擔(dān)最重的數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)閹缀跛械牟樵兌伎赡苄枰褂盟?lt;/p><p>　　在SQL Server 關(guān)閉時(shí)，tempdb數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有對(duì)象都被刪除，每次啟動(dòng)SQL Server時(shí)，tempdb數(shù)據(jù)庫(kù)里面總是空的。</p><p>　?。?）model數(shù)據(jù)庫(kù)</p><

86、p>　　model數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)模板數(shù)據(jù)庫(kù)，它包含了用戶數(shù)據(jù)庫(kù)中應(yīng)該包含的所有系統(tǒng)表以及其他對(duì)象的結(jié)構(gòu)。model數(shù)據(jù)庫(kù)的容量為2MB，其中1MB存放數(shù)據(jù)庫(kù)，1MB存放事務(wù)日志。當(dāng)創(chuàng)建用戶數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)地把model數(shù)據(jù)庫(kù)中的內(nèi)容拷貝到新建的用戶數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后把它擴(kuò)充到命令所要求的容量。因此，新數(shù)據(jù)庫(kù)絕對(duì)不能比model數(shù)據(jù)庫(kù)小。 </p><p>　?。?）msdb數(shù)據(jù)庫(kù)</p><

87、p>　　msdb 數(shù)據(jù)庫(kù)記錄了有關(guān)SQL Server Agent代理服務(wù)的有關(guān)信息，如安排報(bào)警、作業(yè)，并記錄操作員等信息。</p><p><b>　?。?）示例數(shù)據(jù)庫(kù)</b></p><p>　　SQL Server在安裝時(shí)還自動(dòng)創(chuàng)建了兩個(gè)示例數(shù)據(jù)庫(kù)：pubs和northwind，是供讀者作為學(xué)習(xí)工具使用的。Northwind數(shù)據(jù)庫(kù)保存著一個(gè)虛構(gòu)的貿(mào)易公司的

88、數(shù)據(jù)信息。Pubs數(shù)據(jù)庫(kù)保存著一個(gè)虛構(gòu)的出版公司的數(shù)據(jù)信息。</p><p>　　3.2 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)</p><p>　　3.2.1 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)方法</p><p>　　在SQL Server 2000中，可以使用三種方法創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)。它們是使用企業(yè)管理器創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)；使用向?qū)?chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)；使用CREATE DATABASE語(yǔ)句創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)</p><

89、p>　　可以采用下列任意一種方法打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)屬性對(duì)話框：</p><p>　　（1）展開(kāi)服務(wù)器，單擊【數(shù)據(jù)庫(kù)】，選擇【操作】菜單中的【新建數(shù)據(jù)庫(kù)】命令。</p><p>　　（2）展開(kāi)服務(wù)器，右擊【數(shù)據(jù)庫(kù)】，在彈出的快捷菜單中選擇【新建數(shù)據(jù)庫(kù)】命令。</p><p>　　數(shù)據(jù)庫(kù)屬性對(duì)話框如圖3-2所示。該對(duì)話框主要顯示3部分內(nèi)容，第一部分顯示數(shù)據(jù)庫(kù)的狀態(tài)、數(shù)據(jù)庫(kù)

90、所有者、創(chuàng)建時(shí)間、數(shù)據(jù)庫(kù)大小、可以使用的空間、用戶數(shù)等狀態(tài)信息；第二部分顯示數(shù)據(jù)庫(kù)和事務(wù)日志的備份狀況；第三部分顯示數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)計(jì)劃和排序規(guī)則。</p><p>　　圖3-2 數(shù)據(jù)庫(kù)屬性對(duì)話框</p><p>　　3.2.2 使用向?qū)?chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)</p><p>　　用戶也可以使用向?qū)?chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，例如要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)名為XJGL的數(shù)據(jù)庫(kù)，步驟如下：</p>&

91、lt;p>　　①在企業(yè)管理器中，選擇【工具】菜單中的【向?qū)А棵?，打開(kāi)【選擇向?qū)А繉?duì)話框，如圖3-3所示。</p><p>　?、谶x擇【創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)向?qū)А?，單擊【確定】按鈕，出現(xiàn)如圖3-4所示的歡迎對(duì)話框。</p><p>　?、蹎螕簟鞠乱徊健堪粹o，出現(xiàn)命名數(shù)據(jù)庫(kù)和指定數(shù)據(jù)庫(kù)文件位置對(duì)話框，如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-3 選擇向?qū)?

92、 圖3-4 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)向?qū)?lt;/p><p>　?、茉趫D3-5所示的數(shù)據(jù)庫(kù)名稱框中輸入“CJGL”；在【數(shù)據(jù)庫(kù)文件位置】框中單擊按鈕指定數(shù)據(jù)文件的存放位置；在【事務(wù)日志文件位置】框中單擊按鈕指定事務(wù)日志文件存放的位置。</p><p>　　⑤單擊【下一步】按鈕，顯示【命名數(shù)據(jù)庫(kù)文件】對(duì)話框，在此可修改數(shù)據(jù)庫(kù)文件名和初始大小，此處將數(shù)據(jù)文件初始大小設(shè)置為2MB，如圖3-6所示。<

93、/p><p>　　圖3-5 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)向?qū)?圖3-6 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)向?qū)?lt;/p><p>　?、迒螕簟鞠乱徊健堪粹o，顯示【定義數(shù)據(jù)庫(kù)文件的增長(zhǎng)】對(duì)話框，選擇【按兆字節(jié)（MB）為單位增長(zhǎng)文件】，【文件增長(zhǎng)的最大值（MB）】框輸入5，如圖3-7所示。 ⑦單擊【下一步】按鈕，顯示【命名事務(wù)日志文件】對(duì)話框，在此可修改事務(wù)日志文件名和初始大小，此處將事務(wù)日志文

94、件初始大小設(shè)置為1MB，如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-7創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)向?qū)?圖3-8 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)向?qū)?lt;/p><p>　　⑧單擊【下一步】按鈕，顯示 【定義事務(wù)日志文件的增長(zhǎng)】對(duì)話框，選擇【按兆字節(jié)（MB）為單位增長(zhǎng)文件】，【文件增長(zhǎng)的最大值（MB）】框輸入6，如圖3-9所示。 ⑨單擊【下一步】按鈕，顯示 【確認(rèn)設(shè)置】對(duì)話框，如圖3-10所示

95、。單擊【上一步】按鈕可進(jìn)行修改，單擊【完成】按鈕，系統(tǒng)將顯示【創(chuàng)建成功】信息，如圖3-11所示。</p><p>　　圖3-9 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)向?qū)?圖3-10 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)向?qū)?lt;/p><p>　　⑩單擊【確定】按鈕，系統(tǒng)提示是否希望為所建數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建維護(hù)計(jì)劃，如圖3-12所示，選擇【是】，則創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)計(jì)劃，否則完成數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建過(guò)程。</p><

96、;p>　　圖3-11 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)向?qū)?圖3-12 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)向?qū)?lt;/p><p>　　3.3 管理數(shù)據(jù)庫(kù)</p><p>　　3.3.1 查看數(shù)據(jù)庫(kù)信息</p><p>　　顯示數(shù)據(jù)庫(kù)信息可以有2種方法：一種是使用企業(yè)管理器，另一種是用系統(tǒng)存儲(chǔ)過(guò)程sp_helpdb。</p><p>　　1.使用企業(yè)管理器

97、顯示數(shù)據(jù)庫(kù)信息</p><p>　　在企業(yè)管理器中，單擊【數(shù)據(jù)庫(kù)】，顯示SQL上的所有數(shù)據(jù)庫(kù)名稱列表，選中要查看的數(shù)據(jù)庫(kù)，如XSCJ數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)即顯示該數(shù)據(jù)庫(kù)包含的關(guān)系圖、表、視圖、存儲(chǔ)過(guò)程、用戶等信息。</p><p>　　2.使用sp_helpdb顯示數(shù)據(jù)庫(kù)信息</p><p>　　系統(tǒng)存儲(chǔ)過(guò)程sp_helpdb [數(shù)據(jù)庫(kù)文件名]顯示數(shù)據(jù)庫(kù)名稱、尺寸、所有者、數(shù)

98、據(jù)庫(kù)ID、創(chuàng)建時(shí)間、數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)、更新情況（可讀寫(xiě)）、多用戶、完全恢復(fù)、版本等信息。不加可選項(xiàng)則顯示系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)庫(kù)信息。</p><p>　　3.3.2 擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫(kù)容量</p><p>　　隨著數(shù)據(jù)量和日志量的不斷增加，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)和事務(wù)日志的存儲(chǔ)空間不夠問(wèn)題，在SQL Server 2000中，數(shù)據(jù)庫(kù)所有者可以使用3種方法增加數(shù)據(jù)庫(kù)和事務(wù)日志的容量。</p><p&g

99、t;　　1.在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，指定文件可以按照給定的文件增量進(jìn)行自動(dòng)增長(zhǎng)。</p><p>　　2.使用ALTER DATABASE命令增加數(shù)據(jù)庫(kù)和事務(wù)日志容量。</p><p>　　3.使用ALTER DATABASE命令增加數(shù)據(jù)庫(kù)次要文件和事務(wù)日志容量。</p><p>　　ALTER DATABASE語(yǔ)句的語(yǔ)法如下:</p><p>　　

100、ALTER DATABASE database_name{ADD FILE <filespec>[,…n] [TO FILEGROUP filegroup_name]|ADD LOG FILE <filespec>[,…n]|REMOVE FILE logical_file_name |REMOVE FILEGROUP filegroup_name |MODIFY FILE <filespec&

101、gt;|MODIFY NAME=new_database_name|ADD FILEGROUP filegroup_name|MODIFY FILEGROUP filegroup_name<filespec>::=（|NAME=logical_file_name[,NEWNAME=new_logical_file_name][,FILENAME=’os_file_name’][,SIZE=size][,MA

102、XSIZE={max_size|UNLIMITED}][,FILEGROWTH=growth_increment,]) </p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　ADD FILE <filespec>[,…n] [TO FILEGROUP filegroup_name]：表示向指定的文件組中添加新的數(shù)據(jù)文件。</p>

103、<p>　　ADD LOG FILE <filespec>[,…n]：增加新的日志文件。</p><p>　　REMOVE FILE logical_file_name：刪除指定的操作系統(tǒng)文件。</p><p>　　REMOVE FILEGROUP filegroup_name：刪除指定的文件組。</p><p>　　MODIFY FILE

104、<filespec>：修改某個(gè)操作系統(tǒng)文件。</p><p>　　MODIFY NAME=new_databasename：重命名數(shù)據(jù)庫(kù)。</p><p>　　ADD FILEGROUP filegroup_name：增加一個(gè)文件組。</p><p>　　MODIFY FILEGROUP filegroup_name：修改某個(gè)指定文件組的屬性。</

105、p><p>　　3.3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)更名 在重新命名數(shù)據(jù)庫(kù)之前，應(yīng)該確保沒(méi)有用戶使用該數(shù)據(jù)庫(kù)，而且數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)該設(shè)置為單用戶模式。SQL Server使用系統(tǒng)存儲(chǔ)過(guò)程sp_renamedb更名數(shù)據(jù)庫(kù)，其語(yǔ)法如下：sp_renamedb '舊數(shù)據(jù)庫(kù)文件名' , '新數(shù)據(jù)庫(kù)文件名'。 </p><p>　　3.3.4 刪除數(shù)據(jù)庫(kù) 當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)用時(shí)，為了節(jié)省磁盤(pán)空