机器视觉利用光电成像系统采集被控对象的图像，由计算机或专用图像处理控制模块展开数据处理，依照图像的像素分布、亮度和颜色识别尺寸、形状和颜色。通过这种方式，计算机的快速、可重复性与人类视觉的高智能、高抽象能力相结合，大大提高了生产的灵活性和自动化水平。

下面是基于pc的机器视觉系统在啤酒生产线空瓶检测中的应用实例。今天，三拓科技以此为例，介绍各个组件的功能和选择。该系统主要由摄像头、镜头、光源、pc平台和控制单元组成，相互配合，最终完成酒瓶的质量检测和剔除。

基于机器视觉的PC机空瓶检测系统。

一、相机

1. 选择相机时，请考虑以下几个方面:
2. 分辨率:这个主要是依照拍摄视场和要求的精度来决定的。当然，在考虑准确性的时候，我们需要依照自己的软件处理能力展开适当的调整。
3. 帧率:依照视野和移动速度计算。
4. 曝光时间:依照视场、相机分辨率、运动速度计算。
5. 颜色:工业相机按颜色可分为黑白和彩色相机。如果不需要颜色信息，建议使用黑白相机展开图像处理。
6. 接口:依照传输距离、数据大小、上位机接口要求确定。

二、镜头

选择镜头时应考虑以下因素:

成像面:镜头的成像面是否与所用的ccd相机相匹配。

镜头的焦距、物距、视野:这个主要依照实际工作或安装环境来确定。这些参数之间的关系是焦距越小，视角越大，最小物距越短，视角越大。以三个常用镜头(50mm、25mm、8mm)为例:50mm镜头焦距最大，所以50mm镜头视角最小，视野最小，物距最远；25mm镜头焦距为秒；8mm镜头焦距最小，视角最大，视野最大，物距最短。

三、光源

光线是机器视觉系统的重要输入因素，光线直接影响着输入数据的质量和至少30%的应用效果。由于被检测物体的颜色、材质、折射率等特性千差万别，需要依照每个具体应用实例选择相应的照明设备，才能达到最佳效果。光源依照其照明方式可分为背景光、前向光、结构光和频闪光。背光源是指将被测物体置于光源和相机之间，以获取高对比度图像；前向照明是指光源和摄像机位于被测物体的同一侧，便于安装；结构光照明是指根据被测物体产生的变形解调，将光栅或线状光源投射到被测物体上，以获取三维信息；频闪照明是指利用高频光脉冲来照亮物体，摄像机需要与光源同步，以有效地捕捉高速移动物体的图像。

光源可以依照设计中的要求选择，但大多数情况下选择led光源是一种趋势。

四、PC平台

pc机平台接收摄像头输出的图像，然后图像处理软件展开预处理，分析识别空瓶质量，最后将判断结果发送给plc。由于相机和图像处理软件的运行会消耗大量的系统资源，因此应选择高性能的工控机作为pc平台，以保证系统的快速稳定运行。

五、控制单元

该系统以plc为底层控制器，通过i/o口与光电传感器、编码器、喷射器和图像采集子系统相连。ccd摄像机的拍摄和喷射器的动作由图像采集子系统直接控制。同时，plc通过485总线与工控机相连，从工控机接收控制信息和系统参数。

plc负责通知图像收集子系统在系统运行过程中及时启动ccd摄像机，并在拍摄位置拍摄空瓶。为了达到这个目的，需要使用光电传感器来检测空瓶的位置。该系统采用反射式光电传感器，当它没有接收到反射镜反射的光束时，就会输出触发信号。光电传感器安装在ccd摄像机的拍摄位置附近，输出连接到plc的i/o输入端口。当没有空瓶经过时，光电传感器可以接收反射光束而不输出信号。当空瓶通过时，光电传感器不能接收回光束，因此会输出触发信号。plc接收到输入端口的信号后，可以判断空瓶已经到达拍摄位置，并从i/o输出端口向图像采集系统输出启动信号，从而启动ccd摄像头，可以及时拍摄并获得被检空瓶的图像。

特殊信息处理控制模块对采集的图像信息展开分析处理后，会得出空瓶质量合格的结论。如果不合格，主控工控机将通过485总线发出控制命令，要求plc控制推料器敲空瓶。plc收到敲除命令后，需要对不合格的空瓶展开校准，并跟踪其位置。当不合格空瓶到达敲除位置时，控制锤子敲除不合格空瓶。为了确定瓶子需要被敲空的位置，系统中使用了一个编码器，该编码器与驱动传送带的电机相连。当电机旋转时，编码器相应地发出脉冲。通过计算脉冲的数量，我们可以知道传送带的移动距离。这样，如果你能测量出不合格的空瓶移动到击打位置需要多长时间，你就能准确地将它击出。编码器的脉冲输出可以预先与plc的i/o输入端口连接，然后将一个空瓶放在传送带上依次通过检测位置和击打位置。plc使用计数器记录过程中的脉冲数，对应于检测位置和击打位置之间的距离。

六、视觉处理软件

图像处理软件是基于pc的机器视觉系统的重要组成部分，它主要通过对图像的分析、处理和识别来处理特定的目标特征。视觉处理软件的编程非常复杂。如果从底层开始，往往需要较长的开发周期，编写的软件运行速度和稳定性都很难达到要求。为了满足系统集成商和终端用户的需求，三拓科技为各系列产品开发了相应的图像处理软件包。这样，用户可以专注于软件应用的开发，使用这些软件包展开二次开发，节省了开发成本。

基于pc机的机器视觉系统具有高速、高精度和高自动化的特点。它集当今的传感器、计算机、数字图像处理和机器视觉技术于一体，可应用于工业制造、电子半导体、包装、农业、医药、啤酒生产等领域，可大大提高现有生产线的自动化水平，保证产品质量，提高生产效率。随着社会生产力和工厂自动化程度的不断提高，该技术的应用前景十分广阔。