介紹
中微子、機器人學(xué)及機器視覺有哪些共同點？回答這個問題，我們首先要簡單介紹 OPERA（Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus）試驗。OPERA是用于長基線中微子振動搜索的大塊鉛/感光乳劑目標。瑞士的CERN將中微子射出約700公里至意大利中部Gran Sasso山的INFN實驗室，那里有一個巨大的模塊探測器。
探測器由62堵墻組成，每堵墻由3,328個單元塊，總共206,336塊，總重達1,800噸。每個單元塊由鉛層和照相感光層交替疊成，由富士公司特別開發(fā)。（更多信息請訪問http://operaweb.web.cern.ch）
在這個過程中，機器人技術(shù)和機器視覺將被用到兩次：在自動裝配單元塊時，一年中要持續(xù)每天制造1000個單元塊；以及對感光層的精確掃描，用于記錄中微子的衰減。本文將只討論/介紹單元塊裝配中成像方面的問題。這里用到兩臺高分辨率CCD攝像頭，背后的一臺攝像頭用來對整個單元塊成像，前置攝像頭僅對小范圍攝像，約5對鉛/感光層。
前置攝像頭在一條垂直軸上移動，其位置由檢測最后一層感光層的上沿動態(tài)控制，這對于補償鉛/感光層的高度變化非常重要，因為這關(guān)系到每層的厚度公差、層與層之間的空氣殘留、以及單元塊的重量（整塊單元塊的重量約10 kg）。
圖像分析軟件用來完成一系列測量，如薄膜邊緣位置、堆層的對準及垂直度、總裝配誤差等。位置數(shù)據(jù)反饋給機器人控制器（每一層板處于真空）。殘余誤差被記錄下來用于自動補償中微子活動多層板曝光分析的掃描序列。圖像軟件還包括一套校準工具。
（所提供的圖片要能夠?qū)σ陨虾喪鲇凶銐蛘f明作用）
硬件與軟件
系統(tǒng)采用了五個NI緊湊型視覺系統(tǒng)（NI Compact Vision Systems 1454）及10臺Allied Vision Technologies公司的火線接口CCD（Marlin 145B2, 1392 x 1040像素）。NIR照明為定制的，采用脈沖LED。垂直移動平臺及光學(xué)級可調(diào)攝像頭載體均由德國MICOS公司提供。鏡面、濾光鏡及其它光學(xué)器件直接采用Edmund Scientifics公司產(chǎn)品。
軟件開發(fā)基于美國國家儀器公司的NI LabVIEW及NI IMAQ VISION庫。前期測試采用Vision Assistant及Vision Builder for Automated Inspection軟件來進行自動化檢測。
區(qū)別
中微子活動是偶發(fā)事件。感光層未對準的單元塊不能重建活動的軌跡。（相比于整條裝配線的成本）較低成本的成像系統(tǒng)已為該問題提供了合適的解決方案。早期版本的視覺系統(tǒng)已成功用于驗證初期機器人裝配的測試。
作者/公司
Ignazio Piacentini，現(xiàn)年50出頭，曾擔(dān)任美國國家儀器成像及運動產(chǎn)品的歐洲商業(yè)開發(fā)經(jīng)理至2003年。2004年，他創(chuàng)建了ImagingLab Srl。他曾任Graftek咨詢公司咨詢師、意大利Graftek公司工程部主任。Ignazio Piacentini擁有核工程學(xué)士學(xué)位（意大利米蘭大學(xué)，1975）及數(shù)字系統(tǒng)及儀器專業(yè)碩士學(xué)位（英國中央倫敦理工大學(xué)，1987）。他多年從事熱核反應(yīng)研究中的控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計。
ImagingLab Srl以咨詢及建模為使命。公司擁有豐富的機器視覺領(lǐng)域高端技術(shù)，覆蓋各個工業(yè)領(lǐng)域，從半導(dǎo)體及微電子制造到汽車行業(yè)。ImagingLab重點研究機器人的機載視覺，該技術(shù)與機器視覺結(jié)合，提供可靠、靈活的自動化制造及測試解決方案。公司位于意大利Lodi 的15th中央大樓（www.imaginglab.it）。
鳴謝
作者希望感謝CERN的Salvatore Buontempo，Tecno-Cut公司的同事（該公司設(shè)計、建造了裝配線）及ImagingLab的同事。
