机器视觉镜头在硬币字符检测上的应用

机器视觉作为一种高速、高精度的检测系统目前已广泛的应用于汽车，制药，电子与电气，制造，包装/食品/饮料，医学等行业。其特点是自动化、客观、非接触和高精度，与一般意义上的图像处理系统相比，机器视觉强调的是精度和速度，以及工业现场环境下的可靠性。

它首先采用CCD照相机和高分辨率的机器视觉镜头将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如：面积、长度、数量、位置等;最后，根据预设的容许度和其他条件输出结果，如：尺寸、角度、偏移量、个数、合格/不合格、有/无等。我国最新生产的印钞机就是视觉系统在印刷行业的典型应用。

造币机工艺要求极为严格，为保证每一道工序生产的可靠性，必须对生产中的产品进行100%检测。2000年10月新发行的第五套人民币中，壹圆硬币的侧边加工采用高速滚边机，增强了防伪功能。鉴于生产过程的严格控制要求，工程师们选定在造币的最后一道工序上安装视觉检测系统。

最后的一道工序即压印工艺，完全是在线检测。这对图像检测系统提出了更高要求。首先是高速性，既要求CCD相机是高速的，同时图像识别系统也要求计算速度和存储能力很强。当硬币下落时，速度类似自由落体。平均速度10件/秒。那么每件测量的时间必须小于100ms，同时考虑物体运动速度均匀，应尽量采用高速的系统。工业相机上的机器视觉镜头通过试验监测，其触发、采集图像、计算的时间之和在40ms之内，完全满足要求。

另外就是确定相机拍摄位置。由于硬币在高速运行中，要准确地拍摄，必须有同步触发信号。为此，我们采用了高速反射式光纤传感器检测。镜头方面，采用高分辨率的工业镜头，在照明方面，为了削弱硬币弧形边缘的高反光效应，得到较好得图像质量，采用的是两组LED环形灯加频闪控制器配合图像采集。