第一篇：機(jī)器視覺系統(tǒng)整合解決方案研究

機(jī)器視覺系統(tǒng)整合解決方案研究

機(jī)器視覺系統(tǒng)的原理是：將感產(chǎn)品或區(qū)域的圖像進(jìn)行采集，然后根據(jù)其圖像信息用專用的圖像處理軟件進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果軟件能自動(dòng)判斷產(chǎn)品的位置、尺寸、外觀信息，并根據(jù)人為預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合格與否的判斷，輸出其判斷信息給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖像采集與圖像處理作為機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用的兩大處理階段，其應(yīng)用環(huán)節(jié)的結(jié)合將進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)器視覺系統(tǒng)整合的發(fā)展趨勢(shì)。

隨著各項(xiàng)高新技術(shù)的飛速發(fā)展及行業(yè)應(yīng)用需求的不斷加大，機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用也步入新的發(fā)展階段。其行業(yè)發(fā)展體現(xiàn)出向緊致、體積小、系統(tǒng)整合等趨勢(shì)。而面對(duì)機(jī)器視覺系統(tǒng)整合的趨勢(shì)，目前的市場(chǎng)需求中對(duì)圖像采集與圖像處理這兩個(gè)環(huán)節(jié)的結(jié)合已非常迫切。

一套完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)，圖像采集部分與圖像處理環(huán)節(jié)缺一不可。不管是進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量檢測(cè)，還是開展交通安全行駛監(jiān)測(cè)，都是由圖像采集部分來獲取目標(biāo)對(duì)象的有關(guān)信息，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳輸，但要想最終能夠獲得所需要的圖像信息，還必須要有圖像處理這一環(huán)節(jié)，需要圖像處理技術(shù)將不必要的信號(hào)剔除，而將有用的信息進(jìn)行增強(qiáng)、除噪等處理，使傳送到終端的圖像能足夠清晰、準(zhǔn)確、完整。

縱觀行業(yè)發(fā)展，對(duì)于整個(gè)圖像采集與圖像處理技術(shù)的發(fā)展而言，我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)信號(hào)處理技術(shù)有了顯著提高時(shí)，由于圖像采集環(huán)節(jié)中的核心組件——圖像傳感器并不能隨著信號(hào)處理技術(shù)的提高而得到升級(jí)，最終造成兩環(huán)節(jié)應(yīng)用之間的不協(xié)調(diào)，但傳感器功能的不足卻是可以由信號(hào)處理技術(shù)來進(jìn)行彌補(bǔ)的。如此說來，將圖像采集與處理技術(shù)的結(jié)合將會(huì)是解決機(jī)器視覺系統(tǒng)升級(jí)制約的最佳手段，在應(yīng)用領(lǐng)域中，有著絕對(duì)的需求。

隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，機(jī)器視覺已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各大領(lǐng)域，將為企業(yè)及用戶提供更優(yōu)的產(chǎn)品品質(zhì)及完美解決方案。維視圖像（Microvision）作為專業(yè)的數(shù)字圖像采集產(chǎn)品研究、設(shè)計(jì)、開發(fā)、推廣及機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用解決方案的高科技企業(yè)，致力于引領(lǐng)數(shù)字成像、圖像處理之技術(shù)，成為機(jī)器視覺、工業(yè)數(shù)字成像及自動(dòng)化視覺檢測(cè)領(lǐng)域的專業(yè)制造領(lǐng)導(dǎo)廠商，提供高可靠性工業(yè)數(shù)字成像產(chǎn)品和自動(dòng)化視覺檢測(cè)平臺(tái)設(shè)備，為全球合作伙伴及客戶提供高質(zhì)量和成本最優(yōu)的解決方案。

第二篇：機(jī)器視覺系統(tǒng)典型應(yīng)用行業(yè)

機(jī)器視覺系統(tǒng)典型應(yīng)用行業(yè)

機(jī)器視覺技術(shù)的優(yōu)越性

由于機(jī)器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息，而且易于自動(dòng)處理，也易于同設(shè)計(jì)信息以及加工控制信息集成，因此，在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，人們將機(jī)器視覺系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺來替代人工視覺；同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺檢測(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。而且機(jī)器視覺易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)?？傊?，隨著機(jī)器視覺技術(shù)自身的成熟和發(fā)展，可以預(yù)計(jì)它將在現(xiàn)代和未來制造企業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

機(jī)器視覺工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)類型

機(jī)器視覺工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)就其檢測(cè)性質(zhì)和應(yīng)用范圍而言，分為定量和定性檢測(cè)兩大類，每類又分為不同的子類。機(jī)器視覺在工業(yè)在線檢測(cè)的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域十分活躍，如：印刷電路板的視覺檢查、鋼板表面的自動(dòng)探傷、大型工件平行度和垂直度測(cè)量、容器容積或雜質(zhì)檢測(cè)、機(jī)械零件的自動(dòng)識(shí)別分類和幾何尺寸測(cè)量等。此外，在許多其它方法難以檢測(cè)的場(chǎng)合，利用機(jī)器視覺系統(tǒng)可以有效地實(shí)現(xiàn)。機(jī)器視覺的應(yīng)用正越來越多地代替人去完成許多工作，這無疑在很大程度上提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平和檢測(cè)系統(tǒng)的智能水平。

機(jī)器視覺在質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用實(shí)例

機(jī)器視覺系統(tǒng)在質(zhì)量檢測(cè)的各個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用，例如：采用激光掃描與CCD探測(cè)系統(tǒng)的大型工件平行度、垂直度測(cè)量?jī)x，它以穩(wěn)定的準(zhǔn)直激光束為測(cè)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垂直的基準(zhǔn)平面，將其與被測(cè)大型工件的各面進(jìn)行比較。在加工或安裝大型工件時(shí)，可用該認(rèn)錯(cuò)器測(cè)量面間的平行度及垂直度。以頻閃光作為照明光源，利用面陳和線陳CCD作為螺紋鋼外形輪廓尺寸的探測(cè)器件，實(shí)現(xiàn)熱軋螺紋鋼幾何參數(shù)在線測(cè)量的動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)。視覺技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控軸承的負(fù)載和溫度變化，消除過載和過熱的危險(xiǎn)。將傳統(tǒng)上通過測(cè)量滾珠表面保證加工質(zhì)量和安全操作的被動(dòng)式測(cè)量變?yōu)橹鲃?dòng)式監(jiān)控。用微波作為信號(hào)源，根據(jù)微波發(fā)生器發(fā)出不同波濤率的方波，測(cè)量金屬表面的裂紋，微波的波的頻率越高，可測(cè)的裂紋越狹小。總之，類似的實(shí)用系統(tǒng)還有許多，這里就不一一概述了。

下面我們較詳細(xì)地介紹三個(gè)實(shí)用機(jī)器視覺系統(tǒng)。

基于機(jī)器視覺的儀表板總成智能集成測(cè)試系統(tǒng)

EQ140-II汽車儀表板總成是我國某汽車公司生產(chǎn)的儀表產(chǎn)品，儀表板上安裝有速度里程表、水溫表、汽油表、電流表、信號(hào)報(bào)警燈等，其生產(chǎn)批量大，出廠前需要進(jìn)行一次質(zhì)量終檢。檢測(cè)項(xiàng)目包括：檢測(cè)速度表等五個(gè)儀表指針的指示誤差；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。一般采用人工目測(cè)方法檢查，誤差大，可靠性差，不能滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的需要?；跈C(jī)器視覺的智能集成測(cè)試系統(tǒng)，改變了這種現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)儀表板總成智能化、全自動(dòng)、高精度、快速質(zhì)量檢測(cè)，克服了人工檢測(cè)所造成的各種誤差，大大提高了檢測(cè)效率。整個(gè)系統(tǒng)分為四個(gè)部分：為儀表板提供模擬信號(hào)源的集成化多路標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、具有圖像信息反饋定位的雙坐標(biāo)CNC系統(tǒng)、攝像機(jī)圖像獲取系統(tǒng)和主從機(jī)平行處理系統(tǒng)。

金屬板表面自動(dòng)控傷系統(tǒng)

金屬板如大型電力變壓器線圈扁平線收音機(jī)等的表面質(zhì)量都有很高的要求，但原始的采用人工目視或用百分表加控針的檢測(cè)方法不僅易受主觀因素的影響，而且可能會(huì)給被測(cè)表面帶來新的劃傷。金屬板表面自動(dòng)探傷系統(tǒng)利用機(jī)器視覺技術(shù)對(duì)金屬表面缺陷進(jìn)行自動(dòng)檢查，在生產(chǎn)過程中高速、準(zhǔn)確地進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)由于采用非接角式測(cè)量，避 免了產(chǎn)生新劃傷的可能。其工作原理圖如圖8-6所示；在此系統(tǒng)中，采用激光器作為光源，通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檢查的金屬板表面。金屬板放在檢驗(yàn)臺(tái)上。檢驗(yàn)臺(tái)可在X、Y、Z三個(gè)方向上移動(dòng)，攝像機(jī)采用TCD142D型2048線陳CCD，鏡頭采用普通照像機(jī)鏡頭。CCD接口電路采用單片機(jī)系統(tǒng)。主機(jī)PC機(jī)主要完成圖像預(yù)處理及缺陷的分類或劃痕的深度運(yùn)算等，并可將檢測(cè)到的缺陷或劃痕圖像在顯示器上顯示。CCD接口電路和PC機(jī)之間通過RS-232口進(jìn)行雙向通訊，結(jié)合異步A/D轉(zhuǎn)換方式，構(gòu)成人機(jī)交互式的數(shù)據(jù)采集與處理。該系統(tǒng)主要利用線陣CCD的自掃描特性與被檢查鋼板X方向的移動(dòng)相結(jié)合，取得金屬板表面的三維圖像信息。

汽車車身檢測(cè)系統(tǒng)

英國ROVER汽車公司800系列汽車車身輪廓尺寸精度的100%在線檢測(cè)，是機(jī)器視覺系統(tǒng)用于工業(yè)檢測(cè)中的一個(gè)較為典型的例子，該系統(tǒng)由62個(gè)測(cè)量單元組成，每個(gè)測(cè)量單元包括一臺(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)測(cè)量點(diǎn)。汽車車身置于測(cè)量框架下，通過軟件校準(zhǔn)車身的精確位置。測(cè)量單元的校準(zhǔn)將會(huì)影響檢測(cè)精度，因而受到特別重視。每個(gè)激光器/攝像機(jī)單元均在離線狀態(tài)下經(jīng)過校準(zhǔn)。同時(shí)還有一個(gè)在離線狀態(tài)下用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)過的校準(zhǔn)裝置，可對(duì)攝像頂進(jìn)行在線校準(zhǔn)。檢測(cè)系統(tǒng)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。系統(tǒng)將檢測(cè)結(jié)果與人、從CAD模型中撮出來的合格尺寸相比較，測(cè)量精度為±0.1mm。ROVER的質(zhì)量檢測(cè)人員用該系統(tǒng)來判別關(guān)鍵部分的尺寸一致性，如車身整體外型、門、玻璃窗口等。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)是成功的，并將用于ROVER公司其它系統(tǒng)列汽車的車身檢測(cè)。

紙幣印刷質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)

該系統(tǒng)利用圖像處理技術(shù)，通過對(duì)紙幣生產(chǎn)流水線上的紙幣20多項(xiàng)特征（號(hào)碼、盲文、顏色、圖案等）進(jìn)行比較分析，檢測(cè)紙幣的質(zhì)量，替代傳統(tǒng)的人眼辨別的方法。

智能交通管理系統(tǒng)

通過在交通要道放置攝像頭，當(dāng)有違章車輛（如闖紅燈）時(shí)，攝像頭將車輛的牌照拍攝下來，傳輸給中央管理系統(tǒng)，系統(tǒng)利用圖像處理技術(shù)，對(duì)拍攝的圖片進(jìn)行分析，提取出車牌號(hào)，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，可以供管理人員進(jìn)行檢索。

金相分析

金相圖象分析系統(tǒng)能對(duì)金屬或其它材料的基體組織、雜質(zhì)含量、組織成分等進(jìn)行精確、客觀地分析，為產(chǎn)品質(zhì)量提供可靠的依據(jù)。

醫(yī)療圖像分析

血液細(xì)胞自動(dòng)分類計(jì)數(shù)、染色體分析、癌癥細(xì)胞識(shí)別等。

瓶裝啤酒生產(chǎn)流水線檢測(cè)系統(tǒng)

可以檢測(cè)啤酒是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的容量、啤酒標(biāo)簽是否完整等。

第三篇：機(jī)器視覺課后心得體會(huì)

基本概念“機(jī)器視覺”，即采用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。

機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單元，通過數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，來進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別。進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。

機(jī)器視覺主要用計(jì)算機(jī)來模擬人的視覺功能，但并不僅僅是人眼的簡(jiǎn)單延伸，更重要的是具有人腦的一部分功能一一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)器視覺與計(jì)算機(jī)視覺的不同機(jī)器視覺不同于計(jì)算機(jī)視覺，它涉及圖像處理、人工智能和模式識(shí)別

機(jī)器視覺是專注于集合機(jī)械，光學(xué)，電子，軟件系統(tǒng)，檢查自然物體和材料，人工缺陷和生產(chǎn)制造過程的工程，它是為了檢測(cè)缺陷和提高質(zhì)量，操作效率，并保障產(chǎn)品和過程安全。它也用于控制機(jī)器。機(jī)器視覺是將計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化。

機(jī)器視覺的技術(shù)進(jìn)展在機(jī)器視覺系統(tǒng)中；關(guān)鍵技術(shù)有光源照明技術(shù)、光學(xué)鏡頭、攝像機(jī)、圖像采集卡、圖像處理卡和快速準(zhǔn)確的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等方面。在機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)中；好的光源與照明方案往往是整個(gè)系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵；起著非常重要的作用；它并不是簡(jiǎn)單的照亮物體而已。光源與照明方案的配合應(yīng)盡可能地突出物體特征量；在物體需要檢測(cè)的部分與那些不重要部份之間應(yīng)盡可能地產(chǎn)生明顯的區(qū)別；增加對(duì)比度；同時(shí)還應(yīng)保證足夠的整體亮度；物體位置的變化不應(yīng)該影響成像的質(zhì)量。在機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)中一般使用透射光和反射光。對(duì)于反射光情況應(yīng)充分考慮光源和光學(xué)鏡頭的相對(duì)位置、物體表面的紋理；物體的幾何形狀、背景等要素。光源的選擇必須符合所需的幾何形狀、照明亮度、均勻度、發(fā)光的光譜特性等；同時(shí)還要考慮光源的發(fā)光效率和使用壽命。光學(xué)鏡頭相當(dāng)于人眼的晶狀體；在機(jī)器視覺系統(tǒng)中非常重要。一個(gè)鏡頭的成像質(zhì)量?jī)?yōu)劣；即其對(duì)像差校正的優(yōu)良與否；可通過像差大小來衡量；常見的像差有球差、彗差、像散、場(chǎng)曲、畸變、色差等六種。

攝像機(jī)和圖像采集卡共同完成對(duì)物料圖像的采集與數(shù)字化。高質(zhì)量的圖像信息是系統(tǒng)正確判斷和決策的原始依據(jù)；是整個(gè)系統(tǒng)成功與否的又一關(guān)鍵所在。目前在機(jī)器視覺系統(tǒng)中；CCD 攝像機(jī)以其體積小巧、性能可靠、清晰度高等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛使用。CCD 攝像機(jī)按照其使用的CCD 器件可以分為線陣式和面陣式兩大類。線陣CCD 攝像機(jī)一次只能獲得圖像的一行信息；被拍攝的物體必須以直線形式從攝像機(jī)前移過；才能獲得完整的圖像；因此非常適合對(duì)以一定速度勻速運(yùn)動(dòng)的物料流的圖像檢測(cè)；而面陣CCD 攝像機(jī)則可以一次獲得整幅圖像的信息。圖像信號(hào)的處理是機(jī)器視覺系統(tǒng)的核心；它相當(dāng)于人的大腦。如何對(duì)圖像進(jìn)行處理和運(yùn)算；即算法都體現(xiàn)在這里；是機(jī)器視覺系統(tǒng)開發(fā)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的快速發(fā)展；為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；對(duì)圖像處理的很多工作都可以借助硬件完成；如DSP、專用圖像信號(hào)處理卡等；軟件則主要完成算法中非常復(fù)雜、不太成熟、尚需不斷探索和改變的部分。

從產(chǎn)品本身看，機(jī)器視覺會(huì)越來越趨于依靠PC技術(shù)，并且與數(shù)據(jù)采集等其他控制和測(cè)量的集成會(huì)更緊密。且基于嵌入式的產(chǎn)品將逐漸取代板卡式產(chǎn)品，這是一個(gè)不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。主要原因是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，尤其是其具備低功耗技術(shù)的特點(diǎn)得到人們的重視。另外，嵌入式操作系統(tǒng)絕大部分是以C語言為基礎(chǔ)的，因此使用C高級(jí)語言進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)是一項(xiàng)帶有基礎(chǔ)性的工作，使用高級(jí)語言的優(yōu)點(diǎn)是可以提高工作效率，縮短開發(fā)周期，更主要的是開發(fā)出的產(chǎn)品可靠性高、可維護(hù)性好、便于不斷完善和升級(jí)換代等。因此，嵌入式產(chǎn)品將會(huì)取代板卡式產(chǎn)品。應(yīng)用：機(jī)器視覺伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)日臻成熟，已是現(xiàn)代加工制造業(yè)不可或缺的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于食品和飲料、化妝品、制藥、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車制造等行業(yè)。代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢測(cè)方法，極大地提高了投放市場(chǎng)的產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。

由于機(jī)器視覺是自動(dòng)化的一部分，沒有自動(dòng)化就不會(huì)有機(jī)器視覺，機(jī)器視覺軟硬件產(chǎn)品正逐漸成為協(xié)作生產(chǎn)制造過程中不同階段的核心系統(tǒng)，無論是用戶還是硬件供應(yīng)商都將機(jī)器視覺產(chǎn)品作為生產(chǎn)線上信息收集的工具，這就要求機(jī)器視覺產(chǎn)品大量采用“標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)”，直觀的說就是要隨著自動(dòng)化的開放而逐漸開放，可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行二次開發(fā)。當(dāng)今，自動(dòng)化企業(yè)正在倡導(dǎo)軟硬一體化解決方案，機(jī)器視覺的廠商在未來5-6年內(nèi)也應(yīng)該不單純是只提供產(chǎn)品的供應(yīng)商，而是逐漸向一體化解決方案的系統(tǒng)集成商邁進(jìn)。在未來的幾年內(nèi)，隨著中國加工制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)于機(jī)器視覺的需求也逐漸增多；隨著機(jī)器視覺產(chǎn)品的增多，技術(shù)的提高，國內(nèi)機(jī)器視覺的應(yīng)用狀況將由初期的低端轉(zhuǎn)向高端。由于機(jī)器視覺的介入，自動(dòng)化將朝著更智能、更快速的方向發(fā)展。

第四篇：機(jī)器視覺課后心得體會(huì)

經(jīng)過機(jī)器視覺技術(shù)及應(yīng)用這門課程的學(xué)習(xí)，我覺得受益匪淺?？梢哉f這門課程更偏重于實(shí)踐，也很好的鍛煉了我們，老師講課很認(rèn)真，ppT準(zhǔn)備的很詳細(xì)，對(duì)于一些關(guān)鍵問題的講解更是深入淺出。機(jī)器視覺技術(shù)，即采用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單元，通過數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，來進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。機(jī)器視覺主要用計(jì)算機(jī)來模擬人的視覺功能，但并不僅僅是人眼的簡(jiǎn)單延伸，更重要的是具有人腦的一部分功能一一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)器視覺不同于計(jì)算機(jī)視覺，它涉及圖像處理、人工智能和模式識(shí)別，機(jī)器視覺是將計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化。

目前在機(jī)器視覺系統(tǒng)中；CCD 攝像機(jī)以其體積小巧、性能可靠、清晰度高等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛使用。機(jī)器視覺伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)日臻成熟，已是現(xiàn)代加工制造業(yè)不可或缺的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于食品和飲料、化妝品、制藥、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車制造等行業(yè)。在未來的幾年內(nèi)，隨著中國加工制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)于機(jī)器視覺的需求也逐漸增多；隨著機(jī)器視覺產(chǎn)品的增多，技術(shù)的提高，國內(nèi)機(jī)器視覺的應(yīng)用狀況將由初期的低端轉(zhuǎn)向高端。加之機(jī)器視覺的介入，自動(dòng)化將朝著更智能、更快速的方向發(fā)展。

通過本課程的學(xué)習(xí)，我們掌握了一些機(jī)器視覺方面的基本知識(shí)。這門課對(duì)于我們生活方面有很大的實(shí)用性，可以讓我們了解到機(jī)器視覺的基本構(gòu)造，對(duì)成為技術(shù)應(yīng)用型人才，適應(yīng)社會(huì)和培養(yǎng)實(shí)踐能力與技能都起到了很大的作用。這樣的學(xué)習(xí)讓我們將知識(shí)更靈活的運(yùn)用，更好的將知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合在一起并轉(zhuǎn)化為技能。

通過這門課程的學(xué)習(xí)，我們懂得更多，收獲更多，提升了自身操作能力的同時(shí)又學(xué)到了很多東西，我相信在以后的課堂學(xué)習(xí)和實(shí)踐學(xué)習(xí)中可以掌握更多更深入的知識(shí)，不斷的提高自身的學(xué)習(xí)與應(yīng)用能力。

第五篇：技能培訓(xùn)專題 機(jī)器視覺系統(tǒng)資料介紹

機(jī)器視覺系統(tǒng)資料介紹

一、概述

機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)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(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，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(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。

機(jī)器視覺（Machine

vision）

機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺來替代人工視覺；同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺檢測(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。而且機(jī)器視覺易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。

正是由于機(jī)器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息，而且易于自動(dòng)處理，也易于同設(shè)計(jì)信息以及加工控制信息集成，因此，在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，人們將機(jī)器視覺系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。

二、組成結(jié)構(gòu)

一個(gè)典型的工業(yè)機(jī)器視覺系統(tǒng)包括：光源、鏡頭、CCD

照相機(jī)、圖像處理單元（或圖像捕獲卡）、圖像處理軟件、監(jiān)視器、通訊

/

輸入輸出單元等。

系統(tǒng)可分為：

主端電腦(Host

Computer)、影像擷取卡(Frame

Grabber)與影像處理器、影像攝影機(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、閃光燈源、其他特殊光源、影像顯示器、LCD、機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)、PLC、PC-Base控制器、精密桌臺(tái)、伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)臺(tái)

等部分。

三、工作原理

機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)采用CCD照相機(jī)將被檢測(cè)的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，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(hào)，圖像處理系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，如面積、數(shù)量、位置、長(zhǎng)度，再根據(jù)預(yù)設(shè)的允許度和其他條件輸出結(jié)果，包括尺寸、角度、個(gè)數(shù)、合格

/

不合格、有

/

無等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別功能。

四、機(jī)器視覺系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)

機(jī)器視覺LED光源

一個(gè)典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)包括以下五大塊：

照明

照明是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。由于沒有通用的機(jī)器視覺照明設(shè)備，所以針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例，要選擇相應(yīng)的照明裝置，以達(dá)到最佳效果。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)是光能不能保持穩(wěn)定。如何使光能在一定的程度上保持穩(wěn)定，是實(shí)用化過程中急需要解決的問題。另一方面，環(huán)境光有可能影響圖像的質(zhì)量，所以可采用加防護(hù)屏的方法來減少環(huán)境光的影響。照明系統(tǒng)按其照射方法可分為：背向照明、前向照明、結(jié)構(gòu)光和頻閃光照明等。其中，背向照明是被測(cè)物放在光源和攝像機(jī)之間，它的優(yōu)點(diǎn)是能獲得高對(duì)比度的圖像。前向照明是光源和攝像機(jī)位于被測(cè)物的同側(cè)，這種方式便于安裝。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)它們產(chǎn)生的畸變，解調(diào)出被測(cè)物的三維信息。頻閃光照明是將高頻率的光脈沖照射到物體上，攝像機(jī)拍攝要求與光源同步。

鏡頭

工業(yè)鏡頭

FOV（Field

Of

Vision）=所需分辨率*亞象素*相機(jī)尺寸/PRTM（零件測(cè)量公差比）

鏡頭選擇應(yīng)注意：

①焦距②目標(biāo)高度

③影像高度

④放大倍數(shù)

⑤影像至目標(biāo)的距離

⑥中心點(diǎn)

/

節(jié)點(diǎn)

⑦畸變

相機(jī)

按照不同標(biāo)準(zhǔn)可分為：標(biāo)準(zhǔn)分辨率數(shù)字相機(jī)和模擬相機(jī)等。要根據(jù)不同的實(shí)際應(yīng)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)和彩色相機(jī)。

機(jī)器視覺工業(yè)相機(jī)

圖像采集卡

圖像采集卡只是完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)的一個(gè)部件，但是它扮演一個(gè)非常重要的角色。圖像采集卡直接決定了攝像頭的接口：黑白、彩色、模擬、數(shù)字等等。

比較典型的是PCI或AGP兼容的捕獲卡，可以將圖像迅速地傳送到計(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，可以連接8個(gè)不同的攝像機(jī),然后告訴采集卡采用那一個(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)采集卡抓拍圖像時(shí)數(shù)字輸出口就觸發(fā)閘門。

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)，采用視覺處理器加快視覺處理任務(wù)?，F(xiàn)在由于采集卡可以快速傳輸圖像到存儲(chǔ)器，而且計(jì)算機(jī)也快多了，所以現(xiàn)在視覺處理器用的較少了。

五、機(jī)器視覺的應(yīng)用

1.自動(dòng)光學(xué)檢查（如圖像識(shí)別、圖像檢測(cè)、視覺定位、物品分揀等）

2.人臉偵測(cè)

3.無人駕駛汽車

【機(jī)器視覺特點(diǎn)】

1.攝像機(jī)的拍照速度自動(dòng)與被測(cè)物的速度相匹配，拍攝到理想的圖像；

2.零件的尺寸范圍為2.4mm到12mm，厚度可以不同；

3.系統(tǒng)根據(jù)操作者選擇不同尺寸的工件，調(diào)用相應(yīng)視覺程序進(jìn)行尺寸檢測(cè)，并輸出結(jié)果；

4.針對(duì)不同尺寸的零件，排序裝置和輸送裝置可以精確調(diào)整料道的寬度，使零件在固定路徑上運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行視覺檢測(cè)；

5.機(jī)器視覺系統(tǒng)分辨率達(dá)到1600×1200，動(dòng)態(tài)檢測(cè)精度可以達(dá)到0.02mm；

6.廢品漏檢率為0；

7.本系統(tǒng)可通過顯示圖像監(jiān)視檢測(cè)過程，也可通過界面顯示的檢測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)查看檢測(cè)結(jié)果；

8.具有對(duì)錯(cuò)誤工件及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)出剔除控制信號(hào)、剔除廢品的功能；

9.系統(tǒng)能夠自檢其主要設(shè)備的狀態(tài)是否正常，配有狀態(tài)指示燈；同時(shí)能夠設(shè)置系統(tǒng)維護(hù)人員、使用人員不同的操作權(quán)限；

10.實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)畫面，中文界面，可以瀏覽最近幾次不合格品的圖像，具有能夠存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)察看錯(cuò)誤工件圖像的功能；

11.能生成錯(cuò)誤結(jié)果信息文件，包含對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤圖像，并能打印輸出。

機(jī)器視覺在紡織工業(yè)上的應(yīng)用案例

在布匹的生產(chǎn)過程中，像布匹質(zhì)量檢測(cè)這種有高度重復(fù)性和智能性的工作只能靠人工檢測(cè)來完成,在現(xiàn)代化流水線后面常?？煽吹胶芏嗟臋z測(cè)工人來執(zhí)行這道工序,給企業(yè)增加巨大的人工成本和管理成本的同時(shí),卻仍然不能保證100

%的檢驗(yàn)合格率(即“零缺陷”)

。對(duì)布匹質(zhì)量的檢測(cè)是重復(fù)性勞動(dòng)，容易出錯(cuò)且效率低。

流水線進(jìn)行自動(dòng)化的改造，使布匹生產(chǎn)流水線變成快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的流水線。在流水線上，所有布匹的顏色、及數(shù)量都要進(jìn)行自動(dòng)確認(rèn)（以下簡(jiǎn)稱“布匹檢測(cè)”）?，F(xiàn)在采用機(jī)器視覺的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)完成以前由人工來完成的工作。在大批量的布匹檢測(cè)中，用人工檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺檢測(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。

特征提取辨識(shí)

一般布匹檢測(cè)（自動(dòng)識(shí)別）先利用高清晰度、高速攝像鏡頭拍攝標(biāo)準(zhǔn)圖像，在此基礎(chǔ)上設(shè)定一定標(biāo)準(zhǔn)；然后拍攝被檢測(cè)的圖像，再將兩者進(jìn)行對(duì)比。但是在布匹質(zhì)量檢測(cè)工程中要復(fù)雜一些：

1．圖像的內(nèi)容不是單一的圖像，每塊被測(cè)區(qū)域存在的雜質(zhì)的數(shù)量、大小、顏色、位置不一定一致；

2．雜質(zhì)的形狀難以事先確定；

3．由于布匹快速運(yùn)動(dòng)對(duì)光線產(chǎn)生反射，圖像中可能會(huì)存在大量的噪聲；

4．在流水線上，對(duì)布匹進(jìn)行檢測(cè)，有實(shí)時(shí)性的要求；

由于上述原因，圖像識(shí)別處理時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的算法，提取雜質(zhì)的特征，進(jìn)行模式識(shí)別，實(shí)現(xiàn)智能分析。

Color檢測(cè)

一般而言，從彩色CCD相機(jī)中獲取的圖像都是RGB圖像。也就是說每一個(gè)像素都由紅(R)綠(G)籃(B)三個(gè)成分組成，來表示RGB色彩空間中的一個(gè)點(diǎn)。問題在于這些色差不同于人眼的感覺。即使很小的噪聲也會(huì)改變顏色空間中的位置。所以無論我們?nèi)搜鄹杏X有多么的近似，在顏色空間中也不盡相同?；谏鲜鲈?，我們需要將RGB像素轉(zhuǎn)換成為另一種顏色空間CIELAB。目的就是使我們?nèi)搜鄣母杏X盡可能的與顏色空間中的色差相近。

Blob檢測(cè)

根據(jù)上面得到的處理圖像，根據(jù)需求，在純色背景下檢測(cè)雜質(zhì)色斑，并且要計(jì)算出色斑的面積,以確定是否在檢測(cè)范圍之內(nèi)。因此圖像處理軟件要具有分離目標(biāo)，檢測(cè)目標(biāo)，并且計(jì)算出其面積的功能。

Blob分析(Blob

Analysis)是對(duì)圖像中相同像素的連通域進(jìn)行分析，該連通域稱為Blob。經(jīng)二值化(Binary

Thresholding)處理后的圖像中色斑可認(rèn)為是blob。Blob分析工具可以從背景中分離出目標(biāo)，并可計(jì)算出目標(biāo)的數(shù)量、位置、形狀、方向和大小，還可以提供相關(guān)斑點(diǎn)間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在處理過程中不是采用單個(gè)的像素逐一分析，而是對(duì)圖形的行進(jìn)行操作。圖像的每一行都用游程長(zhǎng)度編碼(RLE)來表示相鄰的目標(biāo)范圍。這種算法與基于象素的算法相比，大大提高處理速度。

結(jié)果處理和控制

應(yīng)用程序把返回的結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫或用戶指定的位置，并根據(jù)結(jié)果控制機(jī)械部分做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)識(shí)別的結(jié)果，存入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行信息管理。以后可以隨時(shí)對(duì)信息進(jìn)行檢索查詢，管理者可以獲知某段時(shí)間內(nèi)流水線的忙閑，為下一步的工作作出安排；可以獲知近期內(nèi)布匹的質(zhì)量情況等等。

機(jī)器視覺在國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀

在國外，機(jī)器視覺的應(yīng)用普及主要體現(xiàn)在半導(dǎo)體及電子行業(yè)，其中大概40%-50%都集中在半導(dǎo)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(shè)備；單、雙面、多層線路板，覆銅板及所需的材料及輔料；輔助設(shè)施以及耗材、油墨、藥水藥劑、配件；電子封裝技術(shù)與設(shè)備；絲網(wǎng)印刷設(shè)備及絲網(wǎng)周邊材料等。SMT表面貼裝：SMT工藝與設(shè)備、焊接設(shè)備、測(cè)試儀器、返修設(shè)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(jī)、波峰焊機(jī)及自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備。電子生產(chǎn)加工設(shè)備：電子元件制造設(shè)備、半導(dǎo)體及集成電路制造設(shè)備、元器件成型設(shè)備、電子工模具。機(jī)器視覺系統(tǒng)還在質(zhì)量檢測(cè)的各個(gè)方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且其產(chǎn)品在應(yīng)用中占據(jù)著舉足輕重的地位。除此之外，機(jī)器視覺還用于其他各個(gè)領(lǐng)域。

而在中國，視覺技術(shù)的應(yīng)用開始于90年代，因?yàn)樾袠I(yè)本身就屬于新興的領(lǐng)域，再加之機(jī)器視覺產(chǎn)品技術(shù)的普及不夠，導(dǎo)致以上各行業(yè)的應(yīng)用幾乎空白。到二十一世紀(jì)，隨著科學(xué)進(jìn)步，視覺技術(shù)開始在自動(dòng)化行業(yè)成熟應(yīng)用，目前在我國隨著配套基礎(chǔ)建設(shè)的完善，技術(shù)、資金的積累，各行各業(yè)對(duì)采用圖像和機(jī)器視覺技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)化、智能化需求開始廣泛出現(xiàn)，國內(nèi)有關(guān)大專院校、研究所和企業(yè)近兩年在圖像和機(jī)器視覺技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了積極思索和大膽的嘗試，逐步開始了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用。其主要應(yīng)用于制藥、印刷、礦泉水瓶蓋檢測(cè)等領(lǐng)域。這些應(yīng)用大多集中在如藥品檢測(cè)分裝、印刷色彩檢測(cè)等。真正高端的應(yīng)用還很少，因此，以上相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用空間還比較大。當(dāng)然、其他領(lǐng)域如指紋檢測(cè)等等領(lǐng)域也有著很好的發(fā)展空間。