基于虚拟仪器的视觉检测系统1(附程序)

摘  要
随着现代先进制造技术的进步，要求测量技术向着高精度化、高速化和网络化方向发展。传统的检测方法已无法完全满足现代制造业的特殊要求。因此基于机器视觉的非接触测量方法已成为新世纪精密测量技术的重要发展方向之一。(毕业设计网 www.2bysj.cn)
机器视觉是智能机器人发展的一个重要方向，虚拟仪器是计算机应用技术领域里一个新兴的、富有生命力的软件平台。机器视觉作为一种高效的可视化检测方法,有效地提高了产品的生产效率和工业的自动化程度,取得了巨大的经济与社会效益。
本文首先介绍了机器视觉和虚拟仪器技术的基本理论，分析了机器视觉技术和虚拟仪器技术结合的必要性、可行性和结合后的优点，并介绍了虚拟仪器开发平台LabVIEW和机器视觉软件IMAQ Vision。
其次，按照机器视觉系统的逻辑结构，分析各部分的设计方法，并在此方法的指导下完成了对机器视觉系统软硬件模块的设计。包括系统的整体结构设计、光源设计、系统软件的设计和1394摄像头和图像采集卡的选取。
最后，按照机器视觉系统的逻辑结构，探讨了机器视觉系统各部分的设计方法，并在此方法的指导下完成了“电池夹的机器视觉检测系统”的设计。应用IMAQ Vision软件构建的电池夹测量系统将机器视觉技术和虚拟仪器技术结合在一起，对电池夹进行快速、准确的在线测量。
本论文着重于对电池夹的机器视觉检测系统的系统分析、软件模块的实现以及软件合成技术的研究。讨论了机器视觉与虚拟仪器的结合，并结合工程项目的研制，对机器视觉系统及其实现方法进行探索，以便能为以后机器视觉系统的开发借鉴。
    由本论文的对于电池夹的机器视觉检测系统的设计，并以此与传统工艺相比较，体现了机器视觉检测的强大优越性，同时也体现了虚拟仪器在未来市场远大的发展前景。

关键词：虚拟仪器；视觉检测；LabVIEW；IMAQ vision

ABSTRACT
With the development of modern advanced manufacturing technology, it requires the measurement method to be more high-precision, more high-speed. The traditional measurement method couldn't satisfy the special request in the modern manufacturing. So the non-contact measurement method, which based on the machine vision, has become the developmental direction of high-precision measurement technology since the new century.
Machine vision is regarded as the most important branch of the research of intelligent robots, virtual instrument is a fresh software flat in the field of the application of computer .As a visual method with great efficiency, it can improve the productivity and automation level and achieves a lot of benefit.
Firstly, the basic theory of virtual instruments and machine vision is introduced and the necessity, feasibility, advantage after they were combined is analyzed. The virtual instruments developing platform LabVIEW and machine vision software IMAQ Vision are introduced as followed.
Secondly, the design technique for different part of machine vision system is discussed according to its logical structure, and then complete the design used machine vision system was turn to reality with the design technique's guidance. These include the design of whole system, illumination, software and the selecting method of 1394 camera and frame grabber.
Finally, the design technique for different part of machine vision system is discussed according to system's logical structure, and then the design of “battery clamp Inspection used machine vision system” was turn to reality with the design technique's guidance. Battery clamp Inspection system built upon IMAQ Vision integrating machine vision with virtual instrument measure typical Battery Clamp on line quickly and accurately.
This thesis focuses on the research of battery clamp Inspection for machine vision system, software achievement and software synthesis. The combination of virtual instruments and machine vision is discussed. The questing machine vision and in fact method , so that it can provide a reference to the following development.
Be clipped by the machine sense of vision of this thesis that to examine the system's design for the battery, and combine then this compare with the traditional craft, and is nowed machine sense of vision strong and big and superior that examine, also now conjecture instrument is in the great development foreground in future market.

Key Words： Virtual Instruments；Sense of vision examination；LabVIEW；IMAQ Vision

虚拟仪器是一个新型概念，是计算机技术在仪器仪表领域的应用所形成的一种新型的,富有生命力的仪器种类[1]。
虚拟仪器是以计算机硬件为平台，由传感器、模块化硬件接口卡以及测量软件库构成虚实并存的测量系统。它是计算机硬件资源、仪器测控硬件和用于数据分析、过程通讯及图形用户界面软件之间的有效结合，具有传统仪器所没有的信号采集、分析和输出功能。其基本结构包括计算机、虚拟仪器软件、硬件接口和测控仪器，学术界把它称为虚拟仪器技术[2]。
虚拟仪器最大的特点是“软件就是仪器”的观念。虚拟仪器利用计算机系统的强大功能和突出的性价比，结合相应的硬件，大大突破了传统仪器在数据处理、显示、传送和储存方面的限制，是仪器智能化、集成化、远程化及测控一体化的典型范例。虚拟仪器是对传统仪器的重大突破，是测控技术与计算机技术结合的产物。它从根本上改变了仪器的概念，具有传统仪器根本无法比拟的优势。
虚拟仪器技术是近年来发展起来的应用于工业检测方面的一种新技术[3]。虚拟仪器技术以其可视化、低成本的优势正在被越来越多的工程测试人员所采用，成为未来仪器发展的主流方向。

本课题设计的目的和意义

要想紧跟技术的发展，就要不断更新测量设备，以满足越来越高的测量要求，同时测量手段的进步也为技术的进一步发展奠定了基础。虚拟仪器则是提高测量精度和效率的有效手段。它改变了传统的测量模式，使测量系统由松散结合的、常常不兼容的独立仪器发展成紧密结合的虚拟测量系统，把计算机技术与仪器技术完美结合起来。
在各种现代测量手段中，计算机扮演着非常重要的角色。计算机以其优越的显示、打印输出及数据、图像处理等功能，与原由的测量系统相结合，可以大大提高测量的效率、精度和灵活性。计算机在测量过程中的作用主要包括：控制测量过程；采集测量过程；对信号进行各种数学逻辑运算，做出判断和估值；以各种方式输出测量结果；监控报警；测量数据管理等。计算机辅助测量的突出优越性在于软件提高测量的准确性、可靠性、经济性，投资小，见效大，性能价格比好。而且由于软件的柔性，可以在不改变硬件的情况下，通过软件来实现不同的测量功能，用于不同测量对象，是测量系统具有通用性[9]。
随着计算机技术日新月异的发展，计算机的速度越来越快，功能越来越强大，基于计算机平台的应用的性能也更加优越，而基于PC平台的测试系统由于其独特的性能特点、高度的系统集成能力和较低的成本，将发展成为计算机仪器仪表的主流。强大的软件处理及图形界面，使用户可以熟练使用，完成各种复杂的实验测试、测量、控制及方针工作。
本课题要研究基于虚拟仪器的视觉检测系统。即是在优越的计算机技术及其强大的应用功能的基础上，将虚拟仪器同机器视觉相结合的产物。
    虚拟仪器和机器视觉的结合，体现了现代科技的自动化、高速化和节能化。虚拟仪器视觉检测系统为自动化提供并解决了过程监视、信息集中和反馈控制等一系列复杂的难题。基于虚拟仪器的视觉检测系统以其前所未有的效率、灵活性、一致性、可靠性和强大的数据、图像吞吐能力，在现代化的生产中执行着相当复杂的检测任务。

目  录
第一章  绪论
1.1  虚拟仪器的概念 1
1.2  虚拟仪器的构成、特点及应用 1
1.3  虚拟仪器的发展 2
1.4  机器视觉检测系统的动态 3
1.5  本课题设计的目的和意义 4
第二章  LabVIEW基础
2.1  LabVIEW的特点及其开发环境 5
2.2  LabVIEW的启动、进入和基本构成 5
2.3  采用LabVIEW软件用于视觉检测的原因 9
2.4  IMAQ（工具包）的控件、功能及特色 9
2.5  NI-IMAQ和Vision及常用控件 11
第三章  机器视觉检测
3.1  系统总体构成 13
3.2  机器视觉检测的工作过程 13
3.3  1394摄像头特性和要求 14
3.4  信号调理 15
3.5  简单介绍1394图像采集卡 16
3.6  系统的软件结构及工作流程图 16
第四章  虚拟仪器视觉检测系统的硬件构造
4.1  图像采集卡发展历史的和工作原理 18
4.2  机器视觉光源的介绍 18
4.3  1394摄像头 19
4.4  1394接口及数据传输线 22
4.5  1394图像采集卡 24
4.6  1394摄像头配置 25
4.7  USB摄像头及图像采集卡 26
4.8  1394与USB的比较 27
4.9  采用1394的原因 28
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第五章  软件结构
5.1  前面板介绍 29
5.2  程序走向 30
5.3  子VI的介绍 37
5.4  程序的实现方法 37
第六章  总结 39
第七章  致谢 40
参考文献 41
附录 43

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