技術(shù)為王！這些都是機(jī)器視覺的重要知識(shí)點(diǎn)

　　如今，隨著工業(yè)4.0的到來(lái)，機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中逐漸發(fā)揮著非常重要的作用。機(jī)器視覺技術(shù)的不斷創(chuàng)新推動(dòng)了工業(yè)自動(dòng)化、智能安全和人工智能的進(jìn)步，機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展為該技術(shù)可以應(yīng)用的領(lǐng)域帶來(lái)了更多的發(fā)展?jié)摿蜋C(jī)遇。

　　大家都說(shuō)人類對(duì)外界信息的感知80%是通過(guò)眼睛獲得的，而圖像所包含的信息是最大的。那么機(jī)器視覺技術(shù)的出現(xiàn)就是給機(jī)器設(shè)備安裝眼睛來(lái)感知外界，讓機(jī)器擁有和人類一樣的視覺功能，從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、判斷、識(shí)別、測(cè)量等各種功能。

　　今天，讓我們來(lái)感受一下機(jī)器視覺技術(shù)的魅力。

機(jī)器視覺的五種典型體系結(jié)構(gòu)

　　1照明

　　我還記得在參加一個(gè)機(jī)器視覺技術(shù)的會(huì)議時(shí)，有個(gè)技術(shù)大牛特別強(qiáng)調(diào)了燈光在機(jī)器視覺中的重要性。據(jù)了解，光照是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。

　　光源可以分為可見光和不可見光。常見的幾種可見光光源有白旗燈、熒光燈、水銀燈、鈉燈。可見光的缺點(diǎn)是光能不能保持穩(wěn)定。如何在一定程度上保持光能的穩(wěn)定，是實(shí)踐中亟待解決的問(wèn)題。另一方面，環(huán)境光可能會(huì)影響圖像質(zhì)量，因此可以采用添加保護(hù)屏的方法來(lái)減少環(huán)境光的影響。

　　照明系統(tǒng)可分為背景光、前向光、結(jié)構(gòu)光和頻閃光。其中背照是指將被測(cè)物體置于光源和攝像機(jī)之間，其優(yōu)點(diǎn)是可以獲得高對(duì)比度的圖像。正向照明是指光源和攝像機(jī)位于被測(cè)物體的同一側(cè)，便于安裝。結(jié)構(gòu)光照明是將光柵或線光源投射到被測(cè)物體上，根據(jù)它們引起的畸變解調(diào)被測(cè)物體的三維信息。閃光燈照明是將高頻光脈沖照射到物體上，攝像需要與光源同步。

　　2個(gè)鏡頭

　　晶狀體相當(dāng)于人眼球，主要負(fù)責(zé)機(jī)器視覺系統(tǒng)中的光束調(diào)制和信號(hào)傳輸。據(jù)了解，到目前為止，市場(chǎng)上的大部分鏡片都可以滿足機(jī)器視覺應(yīng)用的需求，但更專業(yè)的機(jī)器視覺系統(tǒng)可能需要定制鏡片和涂層。幸運(yùn)的是，許多具有內(nèi)部生產(chǎn)能力的鏡頭制造商已經(jīng)準(zhǔn)備好定制鏡頭，以滿足這些應(yīng)用要求。當(dāng)然，這些定制的鏡頭價(jià)格昂貴，所以通常只用于對(duì)成本不敏感的特定成像系統(tǒng)(如軍事應(yīng)用)，或者大批量消費(fèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)線。

　　3工業(yè)相機(jī)

　　工業(yè)相機(jī)在機(jī)器視覺系統(tǒng)中最本質(zhì)的功能是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。與普通相機(jī)相比，它具有更高的傳輸力、抗干擾力和穩(wěn)定的成像能力。根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)有很多分類：根據(jù)輸出信號(hào)模式，可以分為模擬工業(yè)相機(jī)和數(shù)字工業(yè)相機(jī)；根據(jù)芯片類型的不同，可以分為CCD工業(yè)相機(jī)和CMOS工業(yè)相機(jī)。4圖像采集卡

　　圖像采集卡雖然只是一個(gè)完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)的組成部分，但它起著非常重要的作用，直接決定了相機(jī)的接口：黑白、彩色、模擬、數(shù)字等。典型的有PCI采集卡、1394采集卡、VGA采集卡、GigE千兆網(wǎng)絡(luò)采集卡。這些采集卡有的內(nèi)置多通道開關(guān)，可以連接多個(gè)攝像頭，同時(shí)捕捉多通道信息。

　　5機(jī)器視覺軟件

機(jī)器視覺軟件是機(jī)器視覺系統(tǒng)中自動(dòng)處理的關(guān)鍵組成部分。根據(jù)具體的應(yīng)用需求，可以對(duì)軟件包進(jìn)行二次開發(fā)，自動(dòng)完成圖像的采集、顯示、存儲(chǔ)和處理。前期傳送到專門的圖像處理軟件，根據(jù)像素分布、亮度、顏色等信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；機(jī)器視覺軟件對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種操作，提取目標(biāo)的特征，然后根據(jù)判斷結(jié)果現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的動(dòng)作。

　　五個(gè)常見應(yīng)用領(lǐng)域

機(jī)器視覺可以說(shuō)是工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的靈魂之窗。從物體/條碼識(shí)別、產(chǎn)品檢測(cè)、外觀尺寸測(cè)量到機(jī)械臂/傳動(dòng)設(shè)備的定位，都是機(jī)器視覺技術(shù)可以發(fā)揮作用的階段。因此，其應(yīng)用范圍非常廣泛，工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域令人眼花繚亂。

　　1個(gè)圖像識(shí)別應(yīng)用

　　圖像識(shí)別是利用機(jī)器視覺對(duì)圖像進(jìn)行處理、分析和理解，以識(shí)別各種不同模式的目標(biāo)和物體。圖像識(shí)別在機(jī)器視覺行業(yè)領(lǐng)域最典型的應(yīng)用是二維碼的識(shí)別，二維碼是我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷臈l形碼之一。大量的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在這個(gè)小小的二維碼中，產(chǎn)品通過(guò)條形碼進(jìn)行跟蹤管理。通過(guò)機(jī)器視覺系統(tǒng)，可以方便地識(shí)別和讀取各種材料表面的條形碼，大大提高了現(xiàn)代生產(chǎn)的效率。

　　2圖像檢測(cè)應(yīng)用

　　檢測(cè)是機(jī)器視覺領(lǐng)域最重要的應(yīng)用之一。幾乎所有的產(chǎn)品都需要檢驗(yàn)，但是人工檢驗(yàn)有很多缺點(diǎn)。人工檢查準(zhǔn)確率低。如果工作時(shí)間長(zhǎng)，精度得不到保證，檢驗(yàn)速度慢，容易影響整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的效率。因此，機(jī)器視覺被廣泛應(yīng)用于圖像檢測(cè)，如硬幣邊緣字符檢測(cè)。在2000年10月新發(fā)行的第五套人民幣中，一枚圓幣側(cè)面的防偽功能得到了增強(qiáng)。鑒于生產(chǎn)過(guò)程的嚴(yán)格控制要求，在造幣的最后一道工序安裝了目視檢查系統(tǒng)；印刷過(guò)程中的套準(zhǔn)定位和比色檢驗(yàn)，包裝過(guò)程中飲料瓶蓋的印刷質(zhì)量檢驗(yàn)，產(chǎn)品包裝上的條碼和字符識(shí)別等。玻璃瓶缺陷檢測(cè)。機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)玻璃瓶的缺陷檢測(cè)也包括藥用玻璃瓶的范疇，也就是說(shuō)機(jī)器視覺也涉及到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，其主要檢測(cè)包括尺寸檢測(cè)、瓶身外觀缺陷檢測(cè)、瓶肩缺陷檢測(cè)、瓶口檢測(cè)等。3視覺定位應(yīng)用

　　視覺定位要求機(jī)器視覺系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地找到被測(cè)零件并確認(rèn)其位置。在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，設(shè)備需要根據(jù)機(jī)器視覺獲得的芯片位置信息調(diào)整拾取頭，準(zhǔn)確拾取芯片并進(jìn)行綁定，這是機(jī)器視覺行業(yè)領(lǐng)域中視覺定位最基本的應(yīng)用。

　　4個(gè)物體測(cè)量應(yīng)用

機(jī)器視覺工業(yè)應(yīng)用的最大特點(diǎn)是其非接觸測(cè)量技術(shù)，也具有高精度、高速度的性能，但非接觸、無(wú)磨損，消除了接觸測(cè)量帶來(lái)的潛在二次損傷。常見的測(cè)量應(yīng)用包括齒輪、連接器、汽車零件、集成電路元件引腳、麻花鉆、羅定螺紋檢測(cè)等。

　　5個(gè)對(duì)象排序應(yīng)用程序

　　實(shí)際上，物體分類的應(yīng)用是基于識(shí)別和檢測(cè)后的一個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)圖像進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)分類。在機(jī)器視覺的工業(yè)應(yīng)用中，常被用于食品分揀、零件表面缺陷自動(dòng)分揀、棉纖維分揀等。

　　此前，由于工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的爆發(fā)，中國(guó)工業(yè)部門的機(jī)器視覺市場(chǎng)在2010-2011年經(jīng)歷了大幅增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率約為30%。

　　市場(chǎng)研究表明，去年以來(lái)，國(guó)內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域機(jī)器視覺的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到26億元，實(shí)現(xiàn)了大幅增長(zhǎng)，這是中國(guó)智能制造產(chǎn)業(yè)鏈的初步形成。其中，電子制造業(yè)是推動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要因素。未來(lái)，隨著我國(guó)智能制造的深入，對(duì)機(jī)器視覺的需求會(huì)逐漸增加。

　　預(yù)計(jì)機(jī)器視覺市場(chǎng)將保持良好的增長(zhǎng)趨勢(shì)，今年預(yù)計(jì)增長(zhǎng)20%左右，市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)30億元。