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业检测精度的评估?

工业检测“精度”的概念
    在工业项目中,由于不同的应用场合和不同的应用需求,其精度要求也不同,但是在衡量视觉系统检测精度时,有一点是不会变的,那就是“重复精度”,即视觉系统在相同检测条件下,每次检测误差都不超过的一个值。以维视图像某实际项目为例,下图为系列合格工件图像,该工件的生产工艺误差为0.01mm,实际项目采用的是MV-EM510M的500万像素黑白工业相机。在这个项目当中,很明显检测精度要求是0.01mm,也就是说视觉系统在重复检测同一个工件或检测合格件时的误差均不能超过这个值。这对系统有2方面要求:其一,硬件采集系统的一致性必须好,就是说工业相机、工业镜头、工业光源三部分在相同外参下拍摄同一个工件时,呈现的图像必须是一样的;其二,视觉软件算法能保证每次在处理同一帧图像时得到相同的结果。

 

该项目使用的是MV-EM510M工业相机,在检测该工件尺寸时很显然使用了亚像素算法,按照配套的视觉硬件计算,理论精度只能达到0.017mm。由于我们配置的工业相机等硬件产品一致性好,在重复拍摄同一个工件时,边缘像素的灰度层次感极佳,实际项目中采用了一次插值,实测检测精度在理想环境下可达到0.008mm。这是一个非常典型的在硬件配置难以达到时,通过亚像素元技术解决问题的案例。通过对该案例的分析,我们发现该项目中使用的硬件产品为维视图像公司最新系列的CCD工业相机和平行背光源,保证了图像信息获取的稳定性,所以采用亚像素元技术时,精度几乎提高了一倍。
是不是所有采用了亚像素元技术的都能达到这种精度吗?下面看详细分析。
软硬件结合
    其实由上述案例就能知道,一个稳定的视觉系统必须同时注重硬件和软件,其中硬件是基础。一个稳定且一致性好的视觉采集系统,无论使用传统视觉算法还是亚像素元都能获取到较好的精度。基恩士近期发布的“一键式测量仪”号称测量精度可达1um,这里面的核心其实就是优异的硬件采集环境和亚像素元技术。维视图像公司推出的双远心镜头就是针对解决这种高精密检测项目的。下面看个例子:

 

一个优异的视觉成像系统是一切高精密检测的基础,由上图可知,普通光学成像系统本身解像力不是很好,单纯分割出一个边缘就需要4个像素,就算使用了亚像素元技术,对精度的提升也有限。而采用专业的BTOS双远心光学成像系统时,一个像素即可分割出边缘,而且边缘像素一致性极佳,在该情况下采用亚像素元技术时,几乎可以达到1/2像素精度。
综上所述,亚像素元技术是一个单纯的视觉处理算法,它有助于提升检测精度,但并不能在每个项目上都采用该方法去解决硬件分辨率不足的问题。必须彻底了解项目需求,同时还要确保图像采集硬件设备的一致性,否则只可能是空喊口号,而予实际应用无益。