人們通過感官從自然界獲取各種信息，其中以人的視覺獲取的信息量較多，約占信息總量的80%。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，為計(jì)算機(jī)、機(jī)器人或其他智能機(jī)器賦予人類視覺功能，成為科學(xué)家們的奮斗目標(biāo)。目前，機(jī)器視覺技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化、實(shí)用化，鏡頭、高速相機(jī)、光源、圖像軟件、圖像采集卡、視覺處理器等相關(guān)產(chǎn)品功能日益完善。機(jī)器視覺領(lǐng)域新技術(shù)爆出，通用式三維即時視覺傳感技術(shù)將為機(jī)器視覺再添濃墨重彩的一筆。

    視覺傳感器的工作原理

    視覺傳感器是指通過對攝像機(jī)拍攝到的圖像進(jìn)行圖像處理，來計(jì)算對象物的特征量（面積、重心、長度、位置等），并輸出數(shù)據(jù)和判斷結(jié)果的傳感器。

    視覺傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)以千計(jì)的像素。圖像的清晰和細(xì)膩程度通常用分辨率來衡量，以像素?cái)?shù)量表示。因此，無論距離目標(biāo)數(shù)米或數(shù)厘米遠(yuǎn)，傳感器都能“看到”十分細(xì)膩的目標(biāo)圖像。

    在捕獲圖像之后，鼎納視覺傳感器將其與內(nèi)存中存儲的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行比較，以做出分析。

    視覺傳感器是機(jī)器視覺系統(tǒng)的核心，是提取環(huán)境特征較多的信息源。它既要容納進(jìn)行輪廓測量的各種光學(xué)、機(jī)械、電子、敏感器等各方面的元器件，又要體積小、重量輕。

    視覺傳感器包括激光器、掃描電動機(jī)及掃描機(jī)構(gòu)、角度傳感器、線性CCD敏感器及其驅(qū)動板和各種光學(xué)組件。

    視覺傳感器的應(yīng)用

    視覺傳感器具有成本低廉、使用簡單的優(yōu)點(diǎn)，因此它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，包括分檢、檢測、計(jì)量、測量、定向等多個領(lǐng)域，在節(jié)省勞動力，提高工作效率上面發(fā)揮巨大作用。

    在生產(chǎn)車間的包裝作業(yè)部分經(jīng)常使用到視覺傳感器，視覺傳感器在這里的作用主要是檢查包裝標(biāo)簽粘貼的位置是否正確，包裝內(nèi)產(chǎn)品的數(shù)量是否滿足要求，或者是包裝物是否存在損壞、變質(zhì)的問題等等，在汽車組裝業(yè)，視覺傳感器也發(fā)揮了重要作用，它可以檢測汽車各個部位是否完好，組裝是否正確，關(guān)鍵部位是否安全可靠等，在裝瓶也，視覺傳感器能夠檢測瓶蓋是否蓋好、蓋緊，瓶內(nèi)是否進(jìn)入雜質(zhì)等，無論在那個行業(yè)，視覺傳感器都大大節(jié)省了人力，提高了工作效率。

    視覺傳感器的發(fā)展歷程

    視覺傳感器是50年代后期出現(xiàn)，發(fā)展十分迅速，是機(jī)器人中重要的傳感器之一。機(jī)器人視覺從60年代開始首先處理積木世界，后來發(fā)展到處理桌子、椅子、臺燈等室內(nèi)景物，進(jìn)而處理室外的現(xiàn)實(shí)世界。70年代后，有些實(shí)用性的視覺系統(tǒng)出現(xiàn)了，如應(yīng)用于集成電路生產(chǎn)、精密電子產(chǎn)品裝配、飲料罐裝箱場合的檢驗(yàn)、定位等。另外，隨著這門學(xué)科的發(fā)展，一些先進(jìn)的思想在人工智能、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖形處理等領(lǐng)域產(chǎn)生出來。

    機(jī)器視覺的作用是從三維環(huán)境圖像中獲得所需的信息并構(gòu)造出觀察對象的明確而有意義的描述，視覺包括三個過程：圖像獲取、圖像處理和圖像理解。圖像獲取通過視覺傳感器將三維環(huán)境圖像轉(zhuǎn)換為電信號；圖像處理是指圖像到圖像的一種變換，如特征提??；圖像理解則在處理的基礎(chǔ)上給出環(huán)境描述。視覺傳感器的核心器件是攝像管或CCD，攝像管是早期產(chǎn)品。OzD是后發(fā)展起來的。目前的CCD已能做到自動聚焦。

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      當(dāng)主動軸旋轉(zhuǎn)時，主動軸帶動皮帶，進(jìn)行物料輸送。皮帶在輸送的過程中，會出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象，產(chǎn)生主動軸旋轉(zhuǎn)，皮帶卻不跟轉(zhuǎn)，終引發(fā)皮帶斷裂，給設(shè)備造成損失。

      我方現(xiàn)針對這種情況，提出一套帶式過濾機(jī)上安裝兩個傳動裝置，一個傳動裝置安裝在主動輪上，由主動輪帶動傳動裝置，傳動裝置連動齒輪，通過測量齒輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)而得出主動輪的轉(zhuǎn)速；另一個傳動裝置由皮帶帶動傳動裝置，同時傳動裝置通過軸承帶動齒輪，通過測量齒輪的轉(zhuǎn)速來反應(yīng)皮帶的轉(zhuǎn)速。終根據(jù)測量到主動輪和皮帶的轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，當(dāng)皮帶轉(zhuǎn)速低于一定值時，即進(jìn)行報警，同時輸出開關(guān)量。

      傳動裝置示意圖如下：

                                    圖一  皮帶測速示意圖

                                         圖二   主動輪測速示意圖

      測量方案使用的具體方法：

      由兩個傳動裝置帶動轉(zhuǎn)速齒輪分別測得主動輪的轉(zhuǎn)速n1,皮帶轉(zhuǎn)速n2。當(dāng)皮帶轉(zhuǎn)速n2低于主動輪轉(zhuǎn)速n1的百分比小于某一數(shù)值時（例如，當(dāng)n2≤n1*80%）時，即判定皮帶打滑。此時皮帶轉(zhuǎn)速n2和主動輪轉(zhuǎn)速n1已經(jīng)通過轉(zhuǎn)速的信號轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成4-20mA的模擬量輸出，通過控制柜里邏輯電路的比較，當(dāng)達(dá)到臨界值以后，控制柜會進(jìn)行聲光報警。

      此方法需注意幾點(diǎn)：

1、判定打滑的百分比應(yīng)該經(jīng)過多次數(shù)據(jù)記錄以后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出。

2、對于n2低于n1的時間要有一定的控制，如果n2的突然性的變小不能判定為打滑。

3、對于變頻的瞬間不能作為判定皮帶打滑的時間節(jié)點(diǎn)，需轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后才能進(jìn)行判斷。

• 使用的測量裝置

      主要部件：

1.霍爾轉(zhuǎn)速傳感器

      霍爾轉(zhuǎn)速傳感器適合于低速運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪，是一種非接觸式的傳感器。采用磁敏效應(yīng)，當(dāng)金屬齒經(jīng)過齒輪傳感器前端時，引起磁場變化，傳感器元件檢測到磁場變化，并轉(zhuǎn)換成一個交變電信號，傳感器內(nèi)置電路對該信號進(jìn)行放大、整形，輸出良好的矩形脈沖信號，測量頻率范圍更寬，輸出信號更穩(wěn)定，安裝簡單，防油防水，同時根據(jù)現(xiàn)場腐蝕性強(qiáng)的特點(diǎn)，傳感器材料采用316L不銹鋼材料，同時引線采用防腐蝕耐油的AFPF材料引線。

2.智能轉(zhuǎn)速監(jiān)控儀

      通過接收霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的信號，對皮帶的轉(zhuǎn)速進(jìn)行顯示，同時可以設(shè)定報警值，當(dāng)皮帶的轉(zhuǎn)速低于一定速度時（暫定為低于正常轉(zhuǎn)速的80%），儀表報警信號燈亮起，同時輸出一個開關(guān)量信號；儀表帶有4-20mA的模擬量輸出，轉(zhuǎn)速信號可以轉(zhuǎn)換成模擬量信號，與主軸轉(zhuǎn)速模擬信號可以進(jìn)行比較，作為一個判斷皮帶是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的參考值。

3、傳動裝置

      傳動裝置是實(shí)現(xiàn)測量皮帶轉(zhuǎn)速的關(guān)鍵裝置，傳動裝置一邊輕靠在皮帶上，另一邊通過軸承與齒輪相連接，當(dāng)皮帶轉(zhuǎn)動時，帶動傳動裝置，傳動裝置通過軸承帶動齒輪轉(zhuǎn)動，通過測量齒輪轉(zhuǎn)速來反映皮帶的轉(zhuǎn)速。主動輪測速的傳動裝置配一個壓緊裝置，內(nèi)部有彈簧，前端的探桿可以伸縮。保持傳動輪隨時都與主動輪貼緊，防止由于主動輪的晃動引起的傳動輪不能與主動輪相靠緊的現(xiàn)象出現(xiàn)。具體示意圖見圖二。

配件：

1. 傳感器安裝支架，用于固定轉(zhuǎn)速傳感器，通過鎖緊螺母把轉(zhuǎn)速傳感器固定在支架上。
2. 夾緊裝置，用于固定傳感器和傳動裝置，通過鎖定螺母，固定在帶式過濾機(jī)的外框架上
3. 安裝儀表的控制柜放置于中控室內(nèi)，控制柜內(nèi)放置8臺轉(zhuǎn)速儀表，同時對4套帶式過濾機(jī)進(jìn)行監(jiān)測

                          圖三 控制柜外形尺寸圖

• 安裝與使用

1. 鑒于現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣（腐蝕性強(qiáng)，鹽分高），安裝材料采用316L不銹鋼（包括支架，夾緊裝置）。
2. 傳感器安裝完畢后，要進(jìn)行試運(yùn)行，待各部分穩(wěn)定后，方可進(jìn)行正常的工作。
3. 轉(zhuǎn)速傳感器與齒輪的安裝間隙在1mm-2mm之間，各部件均要安裝牢固，保持皮帶運(yùn)行時能穩(wěn)定測量，以確保測量得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。注意對傳感器的調(diào)教，使用了一段時間后要對安裝間隙進(jìn)行調(diào)教
4. 傳感器的引線走向盡量避開變頻或者高頻干擾的區(qū)域，同時引線一定要避免短路等情況的出現(xiàn)。

       5、安裝支架與轉(zhuǎn)速傳感器一體化安裝，安裝支架需要定期進(jìn)行清理維護(hù)，轉(zhuǎn)速傳感器和齒輪配防護(hù)罩，防止堿水等油污污染，確保裝置的使用壽命。