機器視覺(Machine
Vision)作為光電技術(shù)應(yīng)用的一個特定領(lǐng)域，目前已經(jīng)發(fā)展成為一個備受矚目的行業(yè)。隨著工業(yè)4.0浪潮襲來，機器視覺會擺脫“輔助工具”的地位成為生產(chǎn)系統(tǒng)的“眼睛”與“大腦”。為此，盈泰德科技特別策劃了本次專題，通過對機器視覺工作原理、場景應(yīng)用及未來發(fā)展趨勢的解讀與呈現(xiàn)，希望為廣大制造企業(yè)提供借鑒。

　　什么是機器視覺

　　機器視覺技術(shù)是計算機科學的一個重要分支，它涉及到計算機、圖像處理、模式識別、人工智能、信號處理、光學、機械等多個領(lǐng)域，其目的就是給機器或者自動生產(chǎn)線添加一套視覺系統(tǒng)。機器視覺是采用機器代替人眼來做測量與判斷，通過計算機攝取圖像來模擬人的視覺功能，實現(xiàn)人眼視覺的延伸。

　　機器視覺系統(tǒng)構(gòu)成

　　一個完整的工業(yè)機器視覺系統(tǒng)是由眾多功能模塊共同組成，一般由光學系統(tǒng)(光源、鏡頭、工業(yè)相機)、圖像采集單元、圖像處理單元、執(zhí)行機構(gòu)及人機界面等模塊組成，所有功能模塊相輔相成，缺一不可。好的機器視覺系統(tǒng)能夠為制造業(yè)提供更多有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的硬件支持。

　　機器視覺工作原理

　　機器視覺的目的是給機器或自動生產(chǎn)線添加一套視覺系統(tǒng)，用機器視覺系統(tǒng) 代替人眼來做測量和判斷。

　　通過機器視覺產(chǎn)品(即工業(yè)相機)將待檢測目標轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給圖像處理分析系統(tǒng)，得到被攝目標的形態(tài)信息，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號;圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場設(shè)備的動作。

　　機器視覺系統(tǒng)功能優(yōu)勢

　　機器視覺系統(tǒng)工作流程

　　工件到達檢測位置→ 向傳感器觸發(fā)脈沖→ 圖像采集卡感應(yīng)物件并開始工作→ 零件照明→工業(yè)攝像機等待掃描并輸出→
圖像采集卡將數(shù)字圖像存放到計算機內(nèi)存中→處理器獲取圖像并把資料數(shù)據(jù)化→ 視覺軟件對圖像進行分析、識別→ 獲取測量結(jié)果→
離散輸出，顯示不良產(chǎn)品畫面→控制流水線的動作或糾正誤差。

　　從上述的工作流程可以看出，機器視覺系統(tǒng)是一種比較復雜的系統(tǒng)，因為大多數(shù)系統(tǒng)的監(jiān)控對象都是運動物體，系統(tǒng)與運動物體的匹配和協(xié)調(diào)動作尤為重要，這些給系統(tǒng)各部分的動作時間和處理速度帶來了嚴格的要求。

　　在一些應(yīng)用領(lǐng)域，例如機器人、飛行物制導等，整個系統(tǒng)或者系統(tǒng)的一些部件的重量、體積和耗電量都會有嚴格的要求。所以說，機器視覺是圖像處理系統(tǒng)中復雜的系統(tǒng)，需要在開發(fā)和設(shè)計中投入更多的精力。

　　機器視覺系統(tǒng)的優(yōu)勢

　　在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，機器視覺相對于人眼識別體現(xiàn)了較大優(yōu)勢。機器視覺具有自動化、客觀、非接觸和高精度等特點。特別是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，機器視覺強調(diào)生產(chǎn)的精度和速度，以及工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下的可靠性與安全性，在重復和機械性的工作中具有較大的應(yīng)用價值。

　　準確性——由于人眼有物理條件的限制，在準確性上機器有明顯的優(yōu)點。即使人眼依靠放大鏡或顯微鏡來檢測產(chǎn)品，機器仍然會更加準確，因為它的精度能夠達到千分之一英寸。特別是檢測生產(chǎn)線上高速運動的物體時，機器視覺更具優(yōu)勢。

　　重復性——機器可以以相同的方法一次一次的完成檢測工作而不會感到疲倦。與此相反，人眼每次檢測產(chǎn)品時都會有細微的不同，即使產(chǎn)品時完全相同的。

　　客觀性——人眼檢測還有一個致命的缺陷，就是情緒帶來的主觀性，檢測結(jié)果會隨工人心情的好壞產(chǎn)生變化，而機器沒有喜怒哀樂，檢測的結(jié)果自然非常可觀可靠。

　　效率高——機器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息，實現(xiàn)更為快速的產(chǎn)品檢測，同時也易于加工過程中的信息集成，尤其是在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度。

　　成本低——由于機器比人快，一臺自動檢測機器能夠承擔多人的任務(wù)。而且機器不需要停頓、能夠連續(xù)工作，所以能夠極大的提高生產(chǎn)效率從而降低生產(chǎn)成本。

機器視覺典型應(yīng)用場景：

　　生產(chǎn)車間組裝

　　機器人在機器視覺技術(shù)的作用下，可以準確地按照視覺技術(shù)使機械手臂擁有3D視覺能力，可以靠視覺導引、定位，成為夾取物件的要件。除了視覺定位，手眼力協(xié)調(diào)機器人的關(guān)鍵技術(shù)還有矩陣的感測器，可以協(xié)助機器人知道抓取的位置與力量大小。

　　電子焊接制造

　　在焊線技術(shù)中，因為芯片維度的縮小，需要較強大的影像放大功能。在此環(huán)境中，高質(zhì)量的成像鏡頭系統(tǒng)必須滿足特殊的化需求。由于機器視覺工具比較好的操作模式、可靠度及視覺算法的高準確度，從而很好地解決了芯片焊接過程中的諸多問題。

　空瓶檢測

　　機器視覺空瓶檢測系統(tǒng)主要由相機、鏡頭、光源、圖像采集卡、PC平臺和控制單元等六部分組成，各個部分之間相互配合，完成對酒瓶的質(zhì)量檢測和剔除。

　　汽車零部件裝配

　　汽車零部件具有品質(zhì)要求高、批量大、形狀各異的特點，每一個零件都涉及到整車的質(zhì)量，故其測量的尺寸多，精度要求高，需要根據(jù)不同的零部件特征與類型進行逐一測量。目前大部分汽車制造商，已使用機器視覺系統(tǒng)取代了普通的三坐標測量機。

　　產(chǎn)品自動化分揀

　　自動化分揀是工業(yè)生產(chǎn)、特別是產(chǎn)品批量生產(chǎn)中的必需環(huán)節(jié)之一。工業(yè)生產(chǎn)中需要根據(jù)產(chǎn)品特性及其生產(chǎn)/出廠質(zhì)量要求進行分揀，它可以代替人工進行貨物的分類、搬運和裝卸工作，提高生產(chǎn)和工作效率，從而實現(xiàn)自動化、智能化、無人化。

　　藥品質(zhì)量檢測

　　機器視覺在領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)從傳統(tǒng)的藥品包裝、藥瓶、標簽等視覺檢測到目前對生物芯片的檢測，放射科的X放射等，通過引入機器視覺系統(tǒng)，完成對圖像信息的采集、存儲、管理、處理及傳輸?shù)裙δ堋?

機器視覺未來發(fā)展趨勢