全面解析機(jī)器視覺(jué)的原理及優(yōu)勢(shì)

機(jī)器視覺(jué)(Machine Vision)作為光電技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)特定領(lǐng)域，目前已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)備受矚目的行業(yè)。隨著工業(yè)4.0浪潮襲來(lái)，機(jī)器視覺(jué)會(huì)擺脫*初“輔助工具”的地位成為生產(chǎn)系統(tǒng)的“眼睛”與“大腦”。
為此，瑞視特科技特別策劃了本次專(zhuān)題，通過(guò)對(duì)機(jī)器視覺(jué)工作原理、場(chǎng)景應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)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(jī)器視覺(jué)
機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，它涉及到計(jì)算機(jī)、圖像處理、模式識(shí)別、人工智能、信號(hào)處理、光學(xué)、機(jī)械等多個(gè)領(lǐng)域，其目的就是給機(jī)器或者自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)添加一套視覺(jué)系統(tǒng)。機(jī)器視覺(jué)是采用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量與判斷，通過(guò)計(jì)算機(jī)攝取圖像來(lái)模擬人的視覺(jué)功能，實(shí)現(xiàn)人眼視覺(jué)的延伸。
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)構(gòu)成
一個(gè)完整的工業(yè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是由眾多功能模塊共同組成，一般由光學(xué)系統(tǒng)(光源、鏡頭、工業(yè)相機(jī))、圖像采集單元、圖像處理單元、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及人機(jī)界面等模塊組成，所有功能模塊相輔相成，缺一不可。好的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能夠?yàn)橹圃鞓I(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(jī)器視覺(jué)工作原理
機(jī)器視覺(jué)的目的是給機(jī)器或自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)添加一套視覺(jué)系統(tǒng)，用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng) 代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。
通過(guò)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品(即工業(yè)相機(jī))將待檢測(cè)目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給圖像處理分析系統(tǒng)，得到被攝目標(biāo)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(hào);圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的動(dòng)作。
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)功能優(yōu)勢(shì)
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)工作流程
工件到達(dá)檢測(cè)位置→ 向傳感器觸發(fā)脈沖→ 圖像采集卡感應(yīng)物件并開(kāi)始工作→ 零件照明→工業(yè)攝像機(jī)等待掃描并輸出→ 圖像采集卡將數(shù)字圖像存放到計(jì)算機(jī)內(nèi)存中→處理器獲取圖像并把資料數(shù)據(jù)化→ 視覺(jué)軟件對(duì)圖像進(jìn)行分析、識(shí)別→ 獲取測(cè)量結(jié)果→ 離散輸出，顯示不良產(chǎn)品畫(huà)面→控制流水線(xiàn)的動(dòng)作或糾正誤差。
從上述的工作流程可以看出，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是一種比較復(fù)雜的系統(tǒng)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象都是運(yùn)動(dòng)物體，系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)物體的匹配和協(xié)調(diào)動(dòng)作尤為重要，這些給系統(tǒng)各部分的動(dòng)作時(shí)間和處理速度帶來(lái)了嚴(yán)格的要求。
在一些應(yīng)用領(lǐng)域，例如機(jī)器人、飛行物制導(dǎo)等，整個(gè)系統(tǒng)或者系統(tǒng)的一些部件的重量、體積和耗電量都會(huì)有嚴(yán)格的要求。所以說(shuō)，機(jī)器視覺(jué)是圖像處理系統(tǒng)中*復(fù)雜的系統(tǒng)，需要在開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)中投入更多的精力。
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，機(jī)器視覺(jué)相對(duì)于人眼識(shí)別體現(xiàn)了較大優(yōu)勢(shì)。機(jī)器視覺(jué)具有自動(dòng)化、客觀、非接觸和高精度等特點(diǎn)。特別是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，機(jī)器視覺(jué)強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)的精度和速度，以及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的可靠性與安全性，在重復(fù)和機(jī)械性的工作中具有較大的應(yīng)用價(jià)值。
**性--由于人眼有物理?xiàng)l件的限制，在**性上機(jī)器有明顯的優(yōu)點(diǎn)。即使人眼依靠放大鏡或顯微鏡來(lái)檢測(cè)產(chǎn)品，機(jī)器仍然會(huì)更加**，因?yàn)樗木饶軌蜻_(dá)到千分之一英寸。特別是檢測(cè)生產(chǎn)線(xiàn)上高速運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，機(jī)器視覺(jué)更具優(yōu)勢(shì)。
重復(fù)性--機(jī)器可以以相同的方法一次一次的完成檢測(cè)工作而不會(huì)感到疲倦。與此相反，人眼每次檢測(cè)產(chǎn)品時(shí)都會(huì)有細(xì)微的不同，即使產(chǎn)品時(shí)完全相同的。
客觀性--人眼檢測(cè)還有一個(gè)致命的缺陷，就是情緒帶來(lái)的主觀性，檢測(cè)結(jié)果會(huì)隨工人心情的好壞產(chǎn)生變化，而機(jī)器沒(méi)有喜怒哀樂(lè)，檢測(cè)的結(jié)果自然非?？捎^可靠。
效率高--機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可以快速獲取大量信息，實(shí)現(xiàn)更為快速的產(chǎn)品檢測(cè)，同時(shí)也易于加工過(guò)程中的信息集成，尤其是在大批量工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，用人工視覺(jué)檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。
成本低--由于機(jī)器比人快，一臺(tái)自動(dòng)檢測(cè)機(jī)器能夠承擔(dān)多人的任務(wù)。而且機(jī)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。