機器視覺基礎知識詳解

　　什么是機器視覺

　　機器視覺是人工智能正在快速發(fā)展的一個分支。簡單說來，機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統(tǒng)是通過機器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(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)場的設備動作。

　　機器視覺系統(tǒng)的分類

　　?智能相機

　　?基于嵌入式

　　?基于PC

　　機器視覺系統(tǒng)的組成

　　?圖像獲?。汗庠?、鏡頭、相機、采集卡、機械平臺

　　?圖像處理與分析：工控主機、圖像處理分析軟件、圖形交互界面。

　　?判決執(zhí)行：電傳單元、機械單元

　　機器視覺的工作原理

　　機器視覺檢測系統(tǒng)采用CCD照相機將被檢測的目標轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，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，圖像處理系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，如面積、數(shù)量、位置、長度，再根據(jù)預設的允許度和其他條件輸出結(jié)果，包括尺寸、角度、個數(shù)、合格/不合格、有/無等，實現(xiàn)自動識別功能。

　　機器視覺的應用 　　案例一：機器人+視覺自動上下料定位的應用

　　現(xiàn)場有兩個振動盤，振動盤1作用是把玩偶振動到振動盤2中，振動盤2作用是把玩偶從反面振動為正面。該應用采用了深圳視覺龍公司VD200視覺定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過判斷玩偶正反面，把玩偶處于正面的坐標值通過串口發(fā)送給機器人，機器人收到坐標后運動抓取產(chǎn)品，當振動盤中有很多玩偶處于反面時，VD200視覺定位系統(tǒng)需判斷反面玩偶數(shù)量，當反面玩偶數(shù)量過多時，VD200視覺系統(tǒng)發(fā)送指令給振動盤2把反面玩偶振成正面。

　　該定位系統(tǒng)通過玩偶表面的小孔來判斷玩偶是否處于正面，計算出玩偶中心點坐標，發(fā)送給機器人。通過VD200視覺定位系統(tǒng)實現(xiàn)自動上料，大大減少人工成本，大幅提高生產(chǎn)效率。

　　案例二：視覺檢測在電子元件的應用

　　此產(chǎn)品為電子產(chǎn)品的按鈕部件，產(chǎn)品來料為料帶模式，料帶上面為雙排產(chǎn)品。通過對每個元器件定位后，使用斑點工具檢測產(chǎn)品固定區(qū)域的灰度值，來判斷此區(qū)域有無缺膠情況。

　　該應用采用了深圳視覺龍公司的DragonVision視覺系統(tǒng)方案，使用兩個相機及光源配合機械設備，達到每次檢測雙面8個產(chǎn)品，每分鐘檢測大約1500個。當出現(xiàn)產(chǎn)品不良時，立刻報警停機，保證了產(chǎn)品的合格率和設備的正常運行，提高生產(chǎn)效率。

　　案例三：啤酒廠采用的填充液位檢測系統(tǒng)案例

　　當每個啤酒瓶移動經(jīng)過檢測傳感器時，檢測傳感器將會觸發(fā)視覺系統(tǒng)發(fā)出頻閃光，拍下啤酒瓶的照片。采集到啤酒瓶的圖像并將圖像保存到內(nèi)存后，視覺軟件將會處理或分析該圖像，并根據(jù)啤酒瓶的實際填充液位發(fā)出通過-未通過響應。如果視覺系統(tǒng)檢測到一個啤酒瓶未填充到位，即未通過檢測，視覺系統(tǒng)將會向轉(zhuǎn)向器發(fā)出信號，將該啤酒瓶從生產(chǎn)線上剔除。操作員可以在顯示屏上查看被剔除的啤酒瓶和持續(xù)的流程統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

　　機器視覺的應用現(xiàn)狀

　　在國外，機器視覺的應用普及主要體現(xiàn)在半導體及電子行業(yè)，其中大概40%-50%都集中在半導體行業(yè)。具體如PCB印刷電路：各類生產(chǎn)印刷電路板組裝技術(shù)、設備；單、雙面、多層線路板，覆銅板及所需的材料及輔料；輔助設施以及耗材、油墨、藥水藥劑、配件；電子封裝技術(shù)與設備；絲網(wǎng)印刷設備及絲網(wǎng)周邊材料等。SMT表面貼裝：SMT工藝與設備、焊接設備、測試儀器、返修設備及各種輔助工具及配件、SMT材料、貼片劑、膠粘劑、焊劑、焊料及防氧化油、焊膏、清洗劑等；再流焊機、波峰焊機及自動化生產(chǎn)線設備。電子生產(chǎn)加工設備：電子元件制造設備、半導體及集成電路制造設備、元器件成型設備、電子工模具。機器視覺系統(tǒng)還在質(zhì)量檢測的各個方面已經(jīng)得到了廣泛的應用，并且其產(chǎn)品在應用中占據(jù)著舉足輕重的地位。除此之外，機器視覺還用于其他各個領域。

　　而在中國，視覺技術(shù)的應用開始于90年代，因為行業(yè)本身就屬于新興的領域，再加之機器視覺產(chǎn)品技術(shù)的普及不夠，導致以上各行業(yè)的應用幾乎空白。目前國內(nèi)機器視覺大多為國外品牌。國內(nèi)大多機器視覺公司基本上是靠代理國外各種機器視覺品牌起家，隨著機器視覺的不斷應用，公司規(guī)模慢慢做大，技術(shù)上已經(jīng)逐漸成熟。

　　隨著經(jīng)濟水平的提高，3D機器視覺也開始進入人們的視野。3D機器視覺大多用于水果和蔬菜、木材、化妝品、烘焙食品、電子組件和醫(yī)藥產(chǎn)品的評級。它可以提高合格產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，在生產(chǎn)過程的早期就報廢劣質(zhì)產(chǎn)品，從而減少了浪費節(jié)約成本。這種功能非常適合用于高度、形狀、數(shù)量甚至色彩等產(chǎn)品屬性的成像。

　　在行業(yè)應用方面，主要有制藥、包裝、電子、汽車制造、半導體、紡織、煙草、交通、物流等行業(yè)，用機器視覺技術(shù)取代人工，可以提供生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。例如在物流行業(yè)，可以使用機器視覺技術(shù)進行快遞的分揀分類，不會出現(xiàn)大多快遞公司人工進行分揀，減少物品的損壞率，可以提高分揀效率，減少人工勞動。