隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，機(jī)器視覺(jué)在智能制造業(yè)領(lǐng)域的作用越來(lái)越重要，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是如何工作的、它為什么是實(shí)現(xiàn)流程自動(dòng)化和質(zhì)量改進(jìn)的正確選擇等。

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，是一門(mén)涉及人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。機(jī)器視覺(jué)主要用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的視覺(jué)功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理并加以理解，最終用于實(shí)際檢測(cè)、測(cè)量和控制。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)最大的特點(diǎn)是速度快、信息量大、功能多。

什么是機(jī)器視覺(jué)？

機(jī)器視覺(jué)的定義：機(jī)器視覺(jué)就是使用光學(xué)非接觸式感應(yīng)設(shè)備自動(dòng)接收并解釋真實(shí)場(chǎng)景的圖像以獲得信息控制機(jī)器或流程。

機(jī)器視覺(jué)就是為了流程控制或檢測(cè)所制造的產(chǎn)品而從數(shù)字圖像中自動(dòng)提取信息，看下圖示范：

▲ 機(jī)器視覺(jué)運(yùn)用圖解

為了更好地理解機(jī)器視覺(jué)，下面，我們以啤酒廠采用的填充液位檢測(cè)系統(tǒng)為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明：

▲圖1 啤酒瓶填充液位檢驗(yàn)示例

當(dāng)每個(gè)啤酒瓶移動(dòng)經(jīng)過(guò)檢測(cè)傳感器時(shí)，檢測(cè)傳感器將會(huì)觸發(fā)視覺(jué)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(jué)軟件將會(huì)處理或分析該圖像，并根據(jù)啤酒瓶的實(shí)際填充液位發(fā)出通過(guò)-未通過(guò)響應(yīng)。如果視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)到一個(gè)啤酒瓶未填充到位，即未通過(guò)檢測(cè)，視覺(jué)系統(tǒng)將會(huì)向轉(zhuǎn)向器發(fā)出信號(hào)，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(jì)數(shù)據(jù)。

另外，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)還能夠進(jìn)行物品測(cè)量，比如確定火花塞間隙或提供位置信息，引導(dǎo)機(jī)器人在制造組裝過(guò)程中將元件對(duì)位，圖2顯示的例子主要是說(shuō)明機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)如何能夠用于進(jìn)行濾油器（右）通過(guò)或未通過(guò)檢測(cè)，以及測(cè)量支架上中心軸頭的寬度（左）。

▲圖2 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能夠在生產(chǎn)線上進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和檢驗(yàn)，比如加工支架（左）或?yàn)V油器（右）

在這個(gè)應(yīng)用示例中，填充液位檢驗(yàn)系統(tǒng)僅可提供兩種結(jié)果，這顯示了二進(jìn)制系統(tǒng)的特征：

1、 如果產(chǎn)品合格，則檢測(cè)結(jié)果為“通過(guò)”

2、 如果產(chǎn)品不合格，則檢測(cè)結(jié)果為“未通過(guò)”。

機(jī)器視覺(jué)的優(yōu)勢(shì)究竟有哪些？

雖然人類視覺(jué)最擅長(zhǎng)于對(duì)復(fù)雜、非結(jié)構(gòu)化的場(chǎng)景進(jìn)行定性解釋，但機(jī)器視覺(jué)則憑借速度、精度和可重復(fù)性等優(yōu)勢(shì)，擅長(zhǎng)于對(duì)結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景進(jìn)行定量測(cè)量，舉例來(lái)說(shuō)，在生產(chǎn)線上，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)每分鐘能夠?qū)?shù)百個(gè)甚至數(shù)千個(gè)元件進(jìn)行檢測(cè)。配備適當(dāng)分辨率的相機(jī)和光學(xué)元件后，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能夠輕松檢驗(yàn)小到人眼無(wú)法看到的物品細(xì)節(jié)特征。

另外，由于消除了檢驗(yàn)系統(tǒng)與被檢驗(yàn)元件之間的直接接觸，機(jī)器視覺(jué)還能夠防止元件損壞，也避免了機(jī)械部件磨損的維護(hù)時(shí)間和成本投入。通過(guò)減少制造過(guò)程中的人工參與，機(jī)器視覺(jué)還帶來(lái)了額外的安全性和操作優(yōu)勢(shì)。此外，機(jī)器視覺(jué)還能夠防止?jié)崈羰沂艿饺藶槲廴?，也能讓工人免受危險(xiǎn)環(huán)境的威脅。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的分類

?智能相機(jī)

?基于嵌入式

?基于PC

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的組成

?圖像獲取：光源、鏡頭、相機(jī)、采集卡、機(jī)械平臺(tái)

?圖像處理與分析：工控主機(jī)、圖像處理分析軟件、圖形交互界面。

?判決執(zhí)行：電傳單元、機(jī)械單元