Versuchsanleitung. Labor Mechatronik. Versuch BV_3 Grundlagen der Bildverarbeitung. Labor Mechatronik Versuch BV-3 Grundlagen der Bildverarbeitung

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1 Fachbereich 2 Ingenieurwissenschaften II Labor Mechatronik Steuerungund Regelung Lehrgebiet: Mechatronik Versuchsanleitung Versuch BV_3 Grundlagen der Bildverarbeitung Foto: Firmenschrift Fa. Rauscher FB2 Stand Oktober 2010 Prof. Hartenstein Seite 1 von 8

2 1. Versuchsgegenstand Versuchsziel Aufbau und Funktion der Bestandteile eines Bildverarbeitungssystems. Das Erlangen von Kenntnissen auf den Gebieten: Szenengestaltung Bildaufnahme u. Bilddarstellung Operatoren zur Bildvorverarbeitung und Merkmalsextraktion. Mit Versuchsaufbau sollen einfache Aufgaben der Bildverarbeitung wie Teileerkennung auf der Basis der Barcodeidentifikation und die Qualitätskontrolle mit Hilfe des Programms Neurocheck umgesetzt werden 2. Literatur [5] Grundlagen der Bildverarbeitung K.D. Tönnies-Pearson Studium ein Imprint der Pearson Education Deutschland GmbH München, 2005 FB2 Stand Oktober 2010 Prof. Hartenstein Seite 2 von 8

3 3. Versuchsvorbereitung - Kontrollfragen 1. Nennen Sie Anwendungsgebiete für Bildverarbeitungssysteme aus dem Bereich Maschinenbau! 2. Welche Faktoren beeinflusse die Szenengestaltung und welche Baugruppen dienen in Bildverarbeitungssystemen der optischen Anpassung? 3. Erläutern Sie die Funktionsweise eines CCD Sensors! 4. Begründen Sie den Mehraufwand der Datenverarbeitung bei Farbbildern! 5. Welche Anforderungen muss ein Echtzeitbildverarbeitungssystem erfüllen? 6. Nennen Sie Anforderungen an Bildverarbeitungssysteme, die in der Qualitätskontrolle und Prozessautomatisierung eingesetzt werden sollen.! 4. Versuchsdurchführung Hinweise zur Versuchsauswertung Abbildung 1 Versuchsaufbau Plätze A und B Bildverarbeitung mit einem PC und Neurocheck FB2 Stand Oktober 2010 Prof. Hartenstein Seite 3 von 8

4 Aufgabe 1 Szenengestaltung Wählen Sie aus der Liste der Barcodes zwei aus und bestimmen Sie die Objektgröße A x B in mm, dabei je Dimension 10 mm dazugeben. Lassen Sie sich vom Versuchsbetreuer mindestens zwei weitere Objekte mit Barcode geben. Wählen sie aus der Liste der Data-Matrix-Codes 3 aus. Bestimmen sie die Größe und geben ebenfalls 10 mm je Dimension dazu. Bestimmen Sie analog die Objektgröße für das Maschinenbauteil mit den Bohrungen und das Kugellager. Stellen Sie fest, welchen Arbeitsabstand das Bildverarbeitungssystem hat (mm) Anmerkung: Objektoberfläche zu Chipebene Öffnen Sie auf der PC Oberfläche das Programm Zyklop. Überprüfen Sie zunächst, bei dem eingestellten Arbeitsabstand, welche Brennweiten geeignete Objektive haben müssten. (Kamera hat einen ½ Chip) Lösen Sie nun die umgekehrte Aufgabe und stellen Sie fest, welchen Arbeitsabstand die vorhandenen Objektive mit den Brennweiten 35 und 50 mm benötigen. Stellen Sie die Ergebnisse Ihrer Betrachtungen in einer Tabelle dar. Wählen Sie eine machbare Variante aus und bereiten Sie die Bildaufnahme vor. (Objektivmontage, Arbeitsabstand einstellen) Aufgabe 2 Bildaufnahme Legen Sie nacheinander die Objekte unter die Kamera und starten Sie am PC die Software NeuroCheck. Auswahl: Erstellen Sie ein eigenes Prüfprogramm oder wählen Sie über das Programmteil Assistent ein vorgefertigtes Prüfprogramm aus. Betätigen Sie den Kamerabutton und versuchen Sie mit Hilfe der Feineinstellung (Blende und Feinabstand) ein möglichst scharfes und kontrastreiches Bild zu bekommen. Prüfen Sie, ob die Zuschaltung der Beleuchtung hilfreich ist! Bei Sonneneinstrahlung oder Fremdlichteinfluss suchen Sie eine Lichtabschottung! Nehmen Sie nun die Bilder der Objekte auf und speichern Sie sie auf dem PC. (Rechtsklick der Maus, Speicherung als Bitmap) Notieren Sie sich alle Parameter zur Szenengestaltung und die Bildnamen. Legen Sie auf dem PC ein Verzeichnis mit Ihren Bildern an z.b. B3 MB A5. Aufgabe 3 Barcodeerkennung Bestimmen Sie zunächst mit Hilfe des Ordners Barcode um welchen Barcode es sich bei Ihrem Objekt handelt, welche Parameter sind wichtig. Starten Sie das Programmpaket Neurocheck und nutzen Sie den Assistenten zur Konfiguration von Programmen. Gehen Sie in das Teilprogramm Barcodeerkennung Laden Sie Ihr Bild aus der Bitmapdatei und bestimmen Sie den Barcode für Ihr Muster. Erweitern Sie das Programm ggf. mit weiteren Bearbeitungsschritten, z.b. durch die Vorgabe von Sollwerten. Speichern Sie Ihr Programm in der entsprechen Datei zu den Bildern ab. FB2 Stand Oktober 2010 Prof. Hartenstein Seite 4 von 8

5 Aufgabe 4 Erkennung Data-Matrix-Code Bestimmen sie zunächst die für die Erkennung des Codes relevanten Parameter (Code- Typ/Größe, Code-Farbe, Geometrie). Sollte sich einer oder mehrere der zuvor gewählten Codes als ungeeignet zur Analyse mittels NeuroCheck erweisen, wählen sie einen/mehrere andere/n aus und führen sie die Aufnahme erneut durch. Starten Sie das im Programmpaket NeuroCheck das Paket DataMatrix-Code. Erstellen sie ein neues Prüfprogramm mit den erforderlichen Prüfschritten (Bild in Speicher übertragen, Arbeitsbereich definieren, DataMatrix-Code identifizieren). Laden Sie Ihr Bild aus der Bitmapdatei und bestimmen Sie den DataMatrix-Code für Ihr Muster. Fügen sie bei Bedarf weitere Bearbeitungsschritte ein. Speichern Sie Ihr Programm in der entsprechen Datei zu den Bildern ab. Aufgabe 5 Prüfungen an einer Montagebaugruppe Stellen sie sich einen kompletten Satz benötigter Bauteile zusammen. Dazu gehören die in Abbildung 2 gezeigten Einzelteile. Von den dargestellten Schrauben (Abbildung 3) müssen 2 Sorten gewählt werden. Es werden von einer Sorte 2, von der anderen 3 Exemplare benötigt. Abbildung 2 Benötigte Bauteile - Stäbchen, Grundplatte und Dreieck Abbildung 3 Verfügbare Schrauben FB2 Stand Oktober 2010 Prof. Hartenstein Seite 5 von 8

6 Lassen Sie sich vom Lehrpersonal eine Auswahl der folgenden Aufgaben zuweisen: korrekte Lage der Grundplatte prüfen Anzahl der Bohrungen prüfen Bohrungstyp prüfen (mit/ohne Gewinde) Plattenoberfläche überprüfen unbearbeitet/geschliffen Vorhandensein der Anbauteile (Stäbchen und Dreieck) in der Baugruppe prüfen richtige Oberfläche der Anbauteile prüfen (hell wäre korrekt, 2 manipulierte Teile mit brauner Fläche sind für diese Prüfung vorhanden) korrekte Position und Ausrichtung der Anbauteile prüfen (korrekt montierte Baugruppe siehe Abbildung 3) Anzahl der Schrauben prüfen einheitlichen Schraubentypen pro Anbauteil überprüfen Überprüfung der Schrauben auf vollständige Einschraubung Verfahren Sie mit der Szenengestaltung und der Bildaufnahme analog zu 1 und 2 Starten Sie das Programmpaket NeuroCheck. Erstellen sie jeweils ein neues Prüfprogramm mit den erforderlichen Prüfschritten. Speichern Sie Ihr Programm in der entsprechen Datei zu den Bildern ab. Abbildung 4 korrekt montierte Baugruppe FB2 Stand Oktober 2010 Prof. Hartenstein Seite 6 von 8

7 Aufgabe 6 Anwesenheitskontrolle zur Überprüfung von Kugellagern Stimmen Sie sich mit der parallel arbeitenden Gruppe ab, da nur ein Kugellager zur Untersuchung zur Verfügung steht. das doppelreihige Kugellager (Abbildung 4) ist auf einer Seite unvollständig Verfahren Sie mit der Szenengestaltung und der Bildaufnahme analog zu 1 und 2 Starten Sie das Programmpaket NeuroCheck. Erstellen Sie ein Prüfprogramm mit dem sich die Vollständigkeit der Reihen prüfen lässt. Speichern Sie Ihr Programm in der entsprechen Datei zu den Bildern ab. Zusatzaufgabe: Abbildung 5 doppelreihiges Kugellager Die Zusatzaufgabe wird vom Versuchsbetreuer vergeben wenn noch genügend Versuchszeit zur Verfügung steht. Bei erfolgreicher Erledigung wird das Kolloquium erlassen. FB2 Stand Oktober 2010 Prof. Hartenstein Seite 7 von 8

8 Erkennungsobjekte FB2 Stand Oktober 2010 Prof. Hartenstein Seite 8 von 8