原创 机器视觉智能相机试用手记（一）

美国邦纳公司智能相机试用手记

实验评测时间：200年02月
实验评测地点：北京市海淀区上地高新技术产业基地创业路17号4010房间
实验评测单位：www.china-vision.net
实验评测人：Jooonjay Zhang 及www.china-vision.net评测小组
实验报告撰写人:Jooonjay Zhang、Richard Yao
实验联系邮箱:Jooonjay.zhang@seventhsense.cn; richard.yao@seventhsense.cn
             machinevision@21cn.com；machinevision@sohu.com

    智能相机以结构小巧、操作简单、稳定性高、成本低廉等诸多特点著称，也因此大量应用于生产企业的产品检测环节，本次我们将结合美国邦纳工程国际有限公司智能相机的各种特点为大家再现视觉界为数众多的智能相机产品的典型特点，本文为智能相机的入门级文章，希望对渴望进入视觉领域的智能相机部分的读者有所帮助。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

在使用智能相机之前，用户需要对被测物体的特征、参数、大小等相关参数有一定的了解，本文只提及照明方式与光学系统参数的简单选择，更详细的光源与镜头的选择方法可参看www.chinavision.net上的相关文章。

一.硬件组成

使用通常的工业相机时，由于相机、光源、镜头是处于独立工作状态，一般情况下相机需要相机电源、相机电源线、相机信号传输线缆各一件，光源需要光源电源、光源电源线、光源控制线各一件，而智能相机工作时一般只需要相机电源、相机电源线、相机信号线各一件，光源供电与控制已整合到相机中，因此智能相机检测系统外观常如图中那样器件简约，一般没有繁杂的线缆充斥周围。

    上图从左至右即为智能相机、智能相机自带光源以及安装好光源与支架的智能相机，简洁的组合一目了然，整个测量系统的体积也只有手掌大小。

麻雀虽小五脏俱全，从智能相机背后的接口就可以看出与PC架构的工业相机相比，智能相机除基本的电源与图像数据传输接口外，更是增加了提供控制信号的IO接口，本次使用的这款相机为P4系列的产品，该系列的主要参数及各接口配置如下表所示：

智能相机本身体积小巧，为便于在生产线等空间有限场合的应用，与其配套的光源也兼有体积小巧与安装方便的特点，而且对光源的控制也由相机完成，不需要另外的光源控制器。下图是部分常用的智能相机专用光源，分别为正面光源、背景光源与区域照明光源。

智能相机系统在光源照明方式、镜头选择方面与普通的工业相机是大同小异的，两种相机的区别主要集中在相机硬件及软件操作上，本篇主要从软件角度为大家展现智能相机的种种特点。

本次选用的被测件为IC常用的10针接插件，由纯白色塑料外壳和银白色金属针脚组成，被测参数为针脚个数和针脚间距，本篇从软件的安装开始为大家讲解测量全过程。

二.软件功能及特点

与邦纳智能相机配合使用的软件为PresencePLUS，该软件支持邦纳出品的任意型号的智能相机，在邦纳官方网页上也有提供相应的下载与升级，由于该软件主要完成相机的配置功能，测量运算及输出是由相机完成，也正因此智能相机得以脱离PC独立工作。PresencePlus视觉软件由于具有完善的功能和易于学习掌握的特点，目前已广泛应用在日用品包装、液体饮料灌装、制药、半导体、电子、烟草、汽车及零部件制造等诸多领域。非常人性化的界面设计，使用户不必花费太长时间就可熟练掌握软件的操作和使用，节省用户时间，提高生产效率。软件的安装界面与基于Windows下的普通软件一样简单易用，如下图，无需进行繁杂的配置工作，安装完后重启电脑就可以开始使用了。

重启电脑后，如果把相机通过以太网接口连接到PC上，软件会自动弹出相机监视对话框，在这个对话框中可以看到已安装相机的状态、名称、IP地址、产品ID、相机内固件版本号、测量程序、物理地址等主要参数，如果通过HUB连接，一台PC上可以同时对多台相机进行配置，本次只使用一台相机，如下便是这个对话框。

点击“确定”后，进入相机配置界面，首先是“Setup”界面，在这里可以对相机与镜头的光学系统进行综合调节，在这里要提一下PresencePLUS的两组常用调节参数，一是图像清晰度，众所周知清晰的图像是获得准确测量结果的基础，而对于大多数手动调焦的镜头来说，图像的清晰程度完全由操作者去控制，这就不可避免出现人为误差，而PresencePLUS提供了清晰度评价值，如下图红圈内所示，这样清晰度这个模糊的值就被量化了，图像越清楚数值越大，由此每次调节时均可准确找到图像最清晰的位置。此外相机的曝光时间和增益既可手动也可以自动调整，绿圈中为调节滑动条，滑动条的左端显示当前值，对自动调整结果不满意的用户可手工调整曝光时间和增益。

完成基本设置后，软件将带用户进入定位界面，定位被测物后，新产品进入视场后即使发生偏转或移动，相机依然能准确找到被测物。如下图中，我们先在水平方向沿红线设置第一条定位线，此后水平方向发生的移动均可被相机识别并做相应处理。然后在竖直方向做相同操作，如下图右所示，这样便可限定好图像的竖直位置。经过简单的定位后，被测物在测量范围内无论发生任何形式的转动或平移均能被正确识别出来。

定位完成后，相关的测量工作便可以展开，以测针脚数目为例，在“Edge Tool”工具中，在垂直于针脚的方向用鼠标画一条线，则这条线经过的图像灰度显示于下图中蓝圈内，调整红圈内阈值的数值至蓝圈内绿线位于所有峰值以下，则绿圈中直接显示出测量结果。

同理，选择测量工具，然后选择相应的被测对象即可完成任意两针脚的间距测量，如下图所示。

完成以上配置后，还可以使用“Communication Tool”对相机进行数据输出设置，之前测量到的参数结果均可设置为输出信号，便于进行后续控制，例如对不合格产品进行剔除等。

以上为邦纳智能相机及配套软件的简单使用方法，整个过程不需要占用太多时间，而且对操作者图像知识的要求也较低，难怪邦纳的相关人员会说只需1~2小时便可以教会操作者进行入门级的测量了。

另外在本次试用中，还注意到邦纳的智能相机还有以下独到之处：

1.      最新版本的软件在定位时可以选用三种定位方法，下图中由于软件和固件尚未升级到最新版本,故图中仅显示出两种定位工具“Locate”和“Geometric Find”.对于第三种定位工具”Patten Find”在外界光线变动的情况下，它仍然可以可靠地查找到物体，使相机对物体的查找能够把外界光线的影响减到最小，因此可以适用于某些采光条件较差的场合，甚至可以弱光条件下准确找到目标，关于此项功能的详细评测我们将会在后续的文章中为大家做详细说明。

2.软件易于操作，测量工作主要在下图红圈中显示的面板中选择完成，类似用积木盖房子一样，通过几个基本测量元素的组合，最终实现各种复杂的测量要求，不需要写代码，不需要专业的图像处理知识。PresencePlus视觉软件包括所有的机器视觉软件工具，既有灰度、二值化(斑点检测)、边缘提取、模板匹配等通用检测工具，又有可读取一维条码和2D矩阵编码的读码功能，同时还有颜色匹配(彩色)、OCR(光学特征识别)、BeadTool(涂胶检测)等专用功能的产品。

PresencePlus视觉软件的主要功能表：

2.二维码可以无限数量读取，如下图所示，只要图像质量允许，邦纳的智能相机可以一次性完成读取工作，同时可将所有条码的打印质量从A-F进行分级,并可据此判断条码质量的好坏.此外可以依据读出码值为当前工作做标识，加快生产线的工作效率。

3.      注重细节，诸如输出PNP或NPN的软件选择、相机程序的触发调用、参数保存设置等许多方面均可以体现出邦纳多年来传感器经验的传承。

4.      PresencePlus视觉软件支持ActiveX控件，支持客户通过VB /VC++等编程语言定制自己的显示界面，显示测量数据和图象等信息。如下图所示为用VB基于邦纳智能相机所开发的检测程序，由于邦纳PresencePLUS软件安装后会提供相应的相机控制控件，因此对于相机工作界面有特殊要求的用户完全可按自身需求使用VB编写相应程序，由于相机硬件地址在PresencePLUS中是可以显示的，用户只要访问对应的地址和相应的数据存储寄存器即可获取相应参数，大大简化了定制程序的编写过程。

综合以上使用效果，作为一款30万像素典型的智能相机，集图像采集、处理、网络连接、视频输出显示、通信以及工业I/O 控制功能于一身，确保相机能快速、简便地构成在线机器视觉检测系统。它嵌入了高性能处理器，灵活的通信设备接口。只需将相机与主机连接，安装相应软件，就可以对生产线的产品进行检测，节省了大量的安装调试时间。以上邦纳的易用性给我们留下了深刻的印象，这也是智能相机区别于基于PC的工业相机的要点之一，加之安装方便，功能全面，可以说是生产线上在线产品监测的得力工具之一。

美国邦纳工程国际有限公司始建于1966年，历经40多年的风雨历练，已成为当今世界最大的光电传感器，视觉检测产品,测量检测和安全产品的专业制造商之一，在世界主要地区均设有世界一流的生产、销售和服务机构.

邦纳公司拥有强大的视觉产品线,有分体式(P3)和一体式(P4)产品,便于客户安装调试;有多功能产品,也有单一功能的产品,可为客户提供最适合其检测需求,高性价比的视觉解决方案.

在过去的几年中,邦纳公司的视觉产品已广泛应用到电子,汽车,制药,食品包装等行业中,能为广大用户提供可靠的解决方案.邦纳公司拥有一支技术全面高素质的技术服务团队,可为用户提供全面周到的技术服务.

感谢以下品牌对本次评测的大力支持：
机器视觉光源提供商：美国邦纳工程国际有限公司
工业智能相机提供商：美国邦纳工程国际有限公司
工业镜头提供商：美国邦纳工程国际有限公司
智能相机便携式支架提供商：美国邦纳工程国际有限公司
机器视觉软件及测试板提供商：美国邦纳工程国际有限公司
感谢以下公司及个人对本次评测的大力帮助：
中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司潘津副总经理和段德山经理为本次实验提供了机器视觉试验台并给予支持和帮助。
http://www.daheng-image.com/
尤其感谢美国邦纳工程国际有限公司视觉产品经理李根良先生、技术支持工程师刘毅忱先生利用休息时间给予我们的前期讲解和支持。
http://www.bannerengineering.com.cn
本次实验在某些环节使用了美国邦纳工程国际有限公司提供的Computar工业镜头，在此说明。
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