機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做丈量和判別。機(jī)器視覺體系是指經(jīng)過機(jī)器視覺產(chǎn)品（即圖畫吸取設(shè)備，分 CMOS 和CCD 兩種）將被吸取方針變換成圖畫信號(hào)，傳送給專用的圖畫處理體系，根據(jù)像素散布和亮度、色彩等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖畫體系對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取方針的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的成果來操控現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。

機(jī)器視覺（Machine vision）

機(jī)器視覺體系的特色是進(jìn)步出產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人作業(yè)業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境或人工視覺難以滿意要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺來代替人工視覺；一起在大批量工業(yè)出產(chǎn)進(jìn)程中，用人工視覺查看產(chǎn)品質(zhì)量功率低且精度不高，用機(jī)器視覺檢測(cè)辦法能夠大大進(jìn)步出產(chǎn)功率和出產(chǎn)的自動(dòng)化程度。并且機(jī)器視覺易于完結(jié)信息集成，是完結(jié)計(jì)算機(jī)集成制作的基礎(chǔ)技能。正是因?yàn)闄C(jī)器視覺體系能夠快速獲取很多信息，并且易于自動(dòng)處理，也易于同設(shè)計(jì)信息以及加工操控信息集成，因而，在現(xiàn)代自動(dòng)化出產(chǎn)進(jìn)程中，人們將機(jī)器視覺體系廣泛地用于工況監(jiān)督、制品查驗(yàn)和質(zhì)量操控等范疇。

根本結(jié)構(gòu)

一個(gè)典型的工業(yè)機(jī)器視覺體系包含：光源、鏡頭、 相機(jī)（包含CCD 相機(jī)和COMS相機(jī)）、圖畫處理單元（或圖畫捕獲卡）、圖畫處理軟件、監(jiān)督器、通訊 / 輸入輸出單元等。

體系可再分為：主端電腦（Host Computer）、印象擷取卡（Frame Grabber）與印象處理器、印象攝影機(jī)、CCT鏡頭、顯微鏡頭、照明設(shè)備、Halogen光源、LED光源、高周波螢光燈源、亮光燈源、其他特殊光源、印象顯現(xiàn)器、LC機(jī)構(gòu)及操控體系、PLC、PC-Base操控器、精細(xì)桌臺(tái)、伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)臺(tái)。

作業(yè)原理

機(jī)器視覺檢測(cè)體系選用CCD照相機(jī)將被檢測(cè) 的方針變換成圖畫信號(hào)，傳送給專用的圖畫處理體系，根據(jù)像素散布和亮度、色彩等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)，圖畫處理體系對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取方針的特征，如面積、數(shù)量、方位、長(zhǎng)度，再根據(jù)預(yù)設(shè)的答應(yīng)度和其他條件輸出成果，包含尺度、視點(diǎn)、個(gè)數(shù)、合格 / 不合格、有 / 無等，完結(jié)自動(dòng)辨認(rèn)功用。

照明

照明是影響機(jī)器視覺體系輸入的重要因素，它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和運(yùn)用效果。因?yàn)闆]有通用的機(jī)器視覺照明設(shè)備，所以針對(duì)每個(gè)特定的運(yùn)用實(shí)例，要挑選相應(yīng)的照明設(shè)備，以到達(dá)最佳效果。光源可分為可見光和不可見光。常用的幾種可見光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈?？梢姽獾娜秉c(diǎn)是光能不能保持安穩(wěn)。怎么使光能在必定的程度上保持安穩(wěn)，是實(shí)用化進(jìn)程中急需求處理的問題。另一方面，環(huán)境光有可能影響圖畫的質(zhì)量，所以可選用加防護(hù)屏的辦法來減少環(huán)境光的影響。照明體系按其照耀辦法可分為：背向照明、前向照明、結(jié)構(gòu)光和頻亮光照明等。其中，背向照明是被測(cè)物放在光源和攝像機(jī)之間，它的長(zhǎng)處是能獲得高對(duì)比度的圖畫。前向照明是光源和攝像機(jī)坐落被測(cè)物的同側(cè)，這種辦法便于設(shè)備。結(jié)構(gòu)光照明是將光柵或線光源等投射到被測(cè)物上，根據(jù)它們發(fā)生的畸變，解調(diào)出被測(cè)物的三維信息。頻亮光照明是將高頻率的光脈沖照耀到物體上，攝像機(jī)攝影要求與光源同步。

鏡頭

FOV（Field Of Vision）=所需分辨率*亞象素*相機(jī)尺度/PRTM（零件丈量公役比）鏡頭挑選應(yīng)留意：①焦距②方針高度 ③印象高度 ④放大倍數(shù) ⑤印象至方針的間隔 ⑥中心點(diǎn) /節(jié)點(diǎn) ⑦畸變

相機(jī)

依照不同規(guī)范可分為：規(guī)范分辨率數(shù)字相機(jī)和模仿相機(jī)等。要根據(jù)不同的實(shí)踐運(yùn)用場(chǎng)合選不同的相機(jī)和高分辨率相機(jī)：線掃描CCD和面陣CCD；單色相機(jī)和五顏六色相機(jī)。

圖畫采集卡

圖畫采集卡僅僅完好的機(jī)器視覺體系的一個(gè)部件，可是它扮演一個(gè)非常重要的人物。圖畫采集卡直接決議了攝像頭的接口：是非、五顏六色、模仿、數(shù)字等等。

比較典型的是PCI或AGP兼容的捕獲卡，能夠?qū)D畫迅速地傳送到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器進(jìn)行處理。有些采集卡有內(nèi)置的多路開關(guān)。例如，能夠銜接8個(gè)不同的攝像機(jī)，然后通知采集卡選用那一個(gè)相機(jī)抓拍到的信息。有些采集卡有內(nèi)置的數(shù)字輸入以觸發(fā)采集卡進(jìn)行捕捉，當(dāng)采集卡抓拍圖畫時(shí)數(shù)字輸出口就觸發(fā)閘口。

視覺處理器

視覺處理器集采集卡與處理器于一體。以往計(jì)算機(jī)速度較慢時(shí)，選用視覺處理器加速視覺處理任務(wù)?，F(xiàn)在因?yàn)椴杉軌蚩焖賯鬏攬D畫到存儲(chǔ)器，并且計(jì)算機(jī)也快多了，所以現(xiàn)在視覺處理器用的較少了。

運(yùn)用范疇

機(jī)器視覺的運(yùn)用首要有檢測(cè)和機(jī)器人視覺兩個(gè)方面：

1. 檢測(cè)：又可分為高精度定量檢測(cè)（例如顯微照片的細(xì)胞分類、機(jī)械零部件的尺度和方位丈量）和不必量器的定性或半定量檢測(cè)（例如產(chǎn)品的外觀查看、裝置線上的零部件辨認(rèn)定位、缺點(diǎn)性檢測(cè)與裝置完全性檢測(cè)）。

2. 機(jī)器人視覺：用于指引機(jī)器人在大規(guī)模內(nèi)的操作和舉動(dòng)，如從料斗送出的凌亂工件堆中揀取工件并按必定的方位放在傳輸帶或其他設(shè)備上（即料斗揀取問題）。至于小規(guī)模內(nèi)的操作和舉動(dòng)，還需求借助于觸覺傳感技能。

此外還有：（1）自動(dòng)光學(xué)查看（2）人臉偵測(cè)（3）無人駕駛轎車

機(jī)器視覺特色

1.攝像機(jī)的攝影速度自動(dòng)與被測(cè)物的速度相匹配，攝影到抱負(fù)的圖畫；

2.零件的尺度規(guī)模為2.4mm到12mm，厚度能夠不同；

3.體系根據(jù)操作者挑選不同尺度的工件，調(diào)用相應(yīng)視覺程序進(jìn)行尺度檢測(cè)，并輸出成果；

4.針對(duì)不同尺度的零件，排序設(shè)備和輸送設(shè)備能夠準(zhǔn)確調(diào)整料道的寬度，使零件在固定途徑上運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行視覺檢測(cè)；

5.機(jī)器視覺體系分辨率到達(dá)1600×1200，動(dòng)態(tài)檢測(cè)精度能夠到達(dá)0.02mm；

6.廢品漏檢率為0；

7.本體系可經(jīng)過顯現(xiàn)圖畫監(jiān)督檢測(cè)進(jìn)程，也可經(jīng)過界面顯現(xiàn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)查看檢測(cè)成果；

8.具有對(duì)過錯(cuò)工件及時(shí)準(zhǔn)確宣布除掉操控信號(hào)、除掉廢品的功用；

9.體系能夠自檢其首要設(shè)備的狀況是否正常，配有狀況指示燈；一起能夠設(shè)置體系維護(hù)人員、運(yùn)用人員不同的操作權(quán)限；

10.實(shí)時(shí)顯現(xiàn)檢測(cè)畫面，中文界面，能夠閱讀最近幾回不合格品的圖畫，具有能夠存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)觀察過錯(cuò)工件圖畫的功用；

11.能生成過錯(cuò)成果信息文件，包含對(duì)應(yīng)的過錯(cuò)圖畫，并能打印輸出。

運(yùn)用實(shí)例

1. 根據(jù)機(jī)器視覺的外表板總成智能集成測(cè)驗(yàn)體系

EQ140-II轎車外表板總成是我國(guó)某轎車公司出產(chǎn)的外表產(chǎn)品，外表板上設(shè)備有速度里程表、水溫表、汽油表、電流表、信號(hào)報(bào)警燈等，其出產(chǎn)批量大，出廠前需求進(jìn)行一次質(zhì)量終檢。檢測(cè)項(xiàng)目包含：檢測(cè)速度表等五個(gè)外表指針的指示差錯(cuò)；檢測(cè)24個(gè)信號(hào)報(bào)警燈和若干照明9燈是否損壞或漏裝。一般選用人工目測(cè)辦法查看，差錯(cuò)大，牢靠性差，不能滿意自動(dòng)化出產(chǎn)的需求。根據(jù)機(jī)器視覺的智能集成測(cè)驗(yàn)體系，改變了這種現(xiàn)狀，完結(jié)了對(duì)外表板總成智能化、全自動(dòng)、高精度、快速質(zhì)量檢測(cè)，克服了人工檢測(cè)所形成的各種差錯(cuò)，大大進(jìn)步了檢測(cè)功率。

整個(gè)體系分為四個(gè)部分：為外表板供給模仿信號(hào)源的集成化多路規(guī)范信號(hào)源、具有圖畫信息反饋定位的雙坐標(biāo)CNC體系、攝像機(jī)圖畫獲取體系和主從機(jī)平行處理體系。

2. 金屬板外表自動(dòng)控傷體系

金屬板如大型電力變壓器線圈扁平線收音機(jī)模糊皮等的外表質(zhì)量都有很高的要求，但原始的選用人工目視或用百分表加控針的檢測(cè)辦法不僅易受主觀因素的影響，并且可能會(huì)繪被測(cè)外表帶來新的劃傷。金屬板外表自動(dòng)探傷體系使用機(jī)器視覺技能對(duì)金屬外表缺點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)查看，在出產(chǎn)進(jìn)程中高速、準(zhǔn)確地進(jìn)行檢測(cè)，一起因?yàn)檫x用非接角式丈量，避免了發(fā)生新劃傷的可能。其作業(yè)原理圖如圖8-6所示；在此體系中，選用激光器作為光源，經(jīng)過針孔濾波器濾除激光束周圍的雜散光，擴(kuò)束鏡和準(zhǔn)直鏡使激光束變?yōu)槠叫泄獠⒁?5度的入射角均勻照明被查看的金屬板外表。金屬板放在查驗(yàn)臺(tái)上。查驗(yàn)臺(tái)可在X、Y、Z三個(gè)方向上移動(dòng)，攝像機(jī)選用TCD142D型2048線陳CCD，鏡頭選用一般照相機(jī)鏡頭。CCD接口電路選用單片機(jī)體系。主機(jī)PC機(jī)首要完結(jié)圖畫預(yù)處理及缺點(diǎn)的分類或劃痕的深度運(yùn)算等，并可將檢測(cè)到的缺點(diǎn)或劃痕圖畫在顯現(xiàn)器上顯現(xiàn)。CCD接口電路和PC機(jī)之間經(jīng)過RS-232口進(jìn)行雙向通訊，結(jié)合異步A/D變換辦法，構(gòu)成人機(jī)交互式的數(shù)據(jù)采集與處理。

該體系首要使用線陣CCD的自掃描特性與被查看鋼板X方向的移動(dòng)相結(jié)合，獲得金屬板外表的三維圖畫信息。

3. 轎車車身檢測(cè)體系

英國(guó)ROVER轎車公司800系列轎車車身概括尺度精度的100%在線檢測(cè)，是機(jī)器視覺體系用于工業(yè)檢測(cè)中的一個(gè)較為典型的比如，該體系由62個(gè)丈量單元組成，每個(gè)丈量單元包含一臺(tái)激光器和一個(gè)CCD攝像機(jī)，用以檢測(cè)車身外殼上288個(gè)丈量點(diǎn)。轎車車身置于丈量框架下，經(jīng)過軟件校準(zhǔn)車身的準(zhǔn)確方位。

丈量單元的校準(zhǔn)將會(huì)影響檢測(cè)精度，因而遭到特別注重。每個(gè)激光器/攝像機(jī)單元均在離線狀況下經(jīng)過校準(zhǔn)。一起還有一個(gè)在離線狀況下用三坐標(biāo)丈量機(jī)校準(zhǔn)過的校準(zhǔn)設(shè)備，可對(duì)攝像頂進(jìn)行在線校準(zhǔn)。

檢測(cè)體系以每40秒檢測(cè)一個(gè)車身的速度，檢測(cè)三種類型的車身。體系將檢測(cè)成果與人、從CAD模型中撮出來的合格尺度相比較，丈量精度為±0.1mm?！OVER的質(zhì)量檢測(cè)人員用該體系來判別要害部分的尺度一致性，如車身全體外型、門、玻璃窗口等。實(shí)踐證明，該體系是成功的，并將用于ROVER公司其它體系列轎車的車身檢測(cè)。

4. 紙幣印刷質(zhì)量檢測(cè)體系

該體系使用圖畫處理技能，經(jīng)過對(duì)紙幣出產(chǎn)流水線上的紙幣20多項(xiàng)特征（號(hào)碼、盲文、色彩、圖畫等）進(jìn)行比較剖析，檢測(cè)紙幣的質(zhì)量，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人眼區(qū)分的辦法。

5. 智能交通辦理體系

經(jīng)過在交通要道放置攝像頭，當(dāng)有違章車輛（如闖紅燈）時(shí)，攝像頭將車輛的車牌攝影下來，傳輸給中心辦理體系，體系使用圖畫處理技能，對(duì)攝影的圖片進(jìn)行剖析，提取出車商標(biāo)，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，能夠供辦理人員進(jìn)行檢索。

6.金相剖析

金相圖象剖析體系能對(duì)金屬或其它資料的基體安排、雜質(zhì)含量、安排成分等進(jìn)行準(zhǔn)確、客觀地剖析，為產(chǎn)品質(zhì)量供給牢靠的根據(jù)。

7. 醫(yī)療圖畫剖析

血液細(xì)胞自動(dòng)分類計(jì)數(shù)、染色體剖析、癌癥細(xì)胞辨認(rèn)等。

8. 瓶裝啤酒出產(chǎn)流水線檢測(cè)體系

能夠檢測(cè)啤酒是否到達(dá)規(guī)范的容量、啤酒標(biāo)簽是否完好

9. 大型工件平行度、筆直度丈量?jī)x

選用激光掃描與CCD勘探體系的大型工件平行度、筆直度丈量?jī)x，它以安穩(wěn)的準(zhǔn)直激光束為丈量基線，配以回轉(zhuǎn)軸系，旋轉(zhuǎn)五角標(biāo)棱鏡掃出互相平行或筆直的基準(zhǔn)平面，將其與被測(cè)大型工件的各面進(jìn)行比較。在加工或設(shè)備大型工件時(shí)，可用該認(rèn)錯(cuò)器丈量面間的平行度及筆直度。

10. 螺紋鋼外形概括尺度的勘探器件

以頻亮光作為照明光源，使用面陳和線陳CCD作為螺紋鋼外形概括尺度的勘探器件，完結(jié)熱軋螺紋鋼幾許參數(shù)在線丈量的動(dòng)態(tài)檢測(cè)體系。

11.軸承實(shí)時(shí)監(jiān)控

視覺技能實(shí)時(shí)監(jiān)控軸承的負(fù)載和溫度改變，消除過載和過熱的風(fēng)險(xiǎn)。將傳統(tǒng)上經(jīng)過丈量滾珠外表確保加工質(zhì)量和安全操作的被動(dòng)式丈量變?yōu)樽詣?dòng)式監(jiān)控。

12. 金屬外表的裂紋丈量

用微波作為信號(hào)源，根據(jù)微波發(fā)生器宣布不同波瀾率的方波，丈量金屬外表的裂紋，微波的波的頻率越高，可測(cè)的裂紋越狹小。