人類在生產(chǎn)實(shí)踐的過程中诊杆，面臨自身能力的局限性蝗锥，因而發(fā)明和創(chuàng)造了許多智能機(jī)器妓灌，來輔助或代替人類完成任務(wù)轨蛤。智能機(jī)器能模擬人類的功能，感知外部世界并有效地解決人所不能解決的問題虫埂。人類感知外部世界主要是通過視覺俱萍、觸覺、聽覺和嗅覺等感覺器官告丢，其中約80%的信息是由視覺獲取的。因此损谦，對(duì)智能機(jī)器來說岖免，賦予機(jī)器以人類視覺功能是極其重要的。

在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中祝遗，涉及到各種各樣的檢查沉卷、測(cè)量和零件識(shí)別應(yīng)用，例如汽車零配件尺寸檢查和自動(dòng)裝配的完整性檢查说拾，電子裝配線的元件自動(dòng)定位凰拇，飲料瓶蓋的印刷質(zhì)量檢查，產(chǎn)品包裝上的條碼和字符識(shí)別等蝗广。這類應(yīng)用的共同特點(diǎn)是連續(xù)大批量生產(chǎn)堡脱、對(duì)外觀質(zhì)量的要求非常高。通常這種帶有高度重復(fù)性和智能性的工作只能靠人工檢測(cè)來完成音族，我們經(jīng)常在一些工廠的現(xiàn)代化流水線后面看到數(shù)以百計(jì)甚至逾千的檢測(cè)工人來執(zhí)行這道工序光蜀，在給工廠增加巨大的人工成本和管理成本的同時(shí)，仍然不能保證100%的檢驗(yàn)合格率（即“零缺陷”）宇团，而當(dāng)今企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)估态，已經(jīng)不允許哪怕是0.1%的缺陷存在。有些時(shí)候纺倍，如微小尺寸的精確快速測(cè)量嗡身，形狀匹配，顏色辨識(shí)等讲仰，用人眼根本無法連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行慕趴，其它物理量傳感器也難有用武之地。這時(shí)叮盘，人們開始考慮把計(jì)算機(jī)的快速性秩贰、可靠性、結(jié)果的可重復(fù)性柔吼，與人類視覺的高度智能化和抽象能力相結(jié)合毒费，由此逐漸形成了一門新學(xué)科——機(jī)器視覺丙唧。

機(jī)器視覺是研究用計(jì)算機(jī)來模擬生物宏觀視覺功能的科學(xué)和技術(shù)。通俗地說觅玻，就是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷想际。首先采用CCD照相機(jī)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)溪厘，根據(jù)像素分布和亮度胡本、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)畸悬；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)的特征粮锻，如：面積、長(zhǎng)度蒂拯、數(shù)量刃拼、位置等；最后任肯，根據(jù)預(yù)設(shè)的容許度和其他條件輸出結(jié)果额晶，如：尺寸、角度绿窿、偏移量豌挫、個(gè)數(shù)、合格/不合格纹轩、有/無等泄艘。機(jī)器視覺的特點(diǎn)是自動(dòng)化、客觀缅科、非接觸和高精度辣胚，與一般意義上的圖像處理系統(tǒng)相比，機(jī)器視覺強(qiáng)調(diào)的是精度和速度甜奄，以及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的可靠性柠横。

機(jī)器視覺是一個(gè)相當(dāng)新且發(fā)展十分迅速的研究領(lǐng)域。人們從20世紀(jì)50年代開始研究二維圖像的統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別课兄，60年代Roberts開始進(jìn)行三維機(jī)器視覺的研究牍氛，70年代中，MIT人工智能實(shí)驗(yàn)室正式開設(shè)“機(jī)器視覺”課程烟阐，80年代開始搬俊，開始了全球性的研究熱潮，機(jī)器視覺獲得了蓬勃發(fā)展蜒茄，新概念唉擂、新理論不斷涌現(xiàn)；現(xiàn)在，機(jī)器視覺仍然且桓齜淺玩祟；鈐鏡難芯苛煊潁脛喙氐難Э粕婕埃和枷翊懟⒓撲慊夾窩Ц顾酢⒛Ｊ絞侗稹⑷斯ぶ悄芸赵⑷斯ど窬緄取?/FONT>

2. 機(jī)器視覺的系統(tǒng)構(gòu)成和分類

典型的視覺系統(tǒng)一般包括如下部分：光源藏鹊，鏡頭，CCD照相機(jī)碎师，圖像處理單元（或圖像捕獲卡）仅莲，圖像處理軟件，監(jiān)視器批贴，通訊/輸入輸出單元等辉茴。視覺系統(tǒng)的輸出并非圖像視頻信號(hào)，而是經(jīng)過運(yùn)算處理之后的檢測(cè)結(jié)果用噪，如尺寸數(shù)據(jù)曙椎。上位機(jī)如PC和PLC實(shí)時(shí)獲得檢測(cè)結(jié)果后，指揮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)或I/O系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的控制動(dòng)作档葱，如定位和分選。

從視覺系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境分類棘扯，可分為PC-BASED系統(tǒng)和PLC-BASED系統(tǒng)凸脚。基于PC的系統(tǒng)利用了其開放性肤币，高度的編程靈活性和良好的Windows界面裂更，同時(shí)系統(tǒng)總體成本較低。系統(tǒng)內(nèi)含高性能圖像捕獲卡,一般可接多個(gè)鏡頭夏哭，配套軟件方面检柬，從低到高有幾個(gè)層次，如Windows95/98/NT環(huán)境下C/C++編程用DLL竖配，可視化控件ActiveX提供VB和VC++下的圖形化編程環(huán)境何址， 甚至Windows下的面向?qū)ο蟮臋C(jī)器視覺組態(tài)軟件，用戶可用它快速開發(fā)復(fù)雜高級(jí)的應(yīng)用进胯。在基于PLC的系統(tǒng)中用爪，視覺的作用更像一個(gè)智能化的傳感器，圖像處理單元獨(dú)立于系統(tǒng)胁镐，通過串行總線和I/O與PLC交換數(shù)據(jù)偎血。系統(tǒng)硬件一般利用高速專用ASIC或嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理，系統(tǒng)軟件保存在圖像處理器中盯漂，通過類似于游戲鍵盤的簡(jiǎn)單裝置對(duì)顯示在監(jiān)視器中的菜單進(jìn)行配置颇玷，或在PC上開發(fā)軟件然后下載。基于PLC的系統(tǒng)體現(xiàn)了可靠性高帖渠、集成化谒亦，小型化、高速化掰砌、低成本的特點(diǎn)瞪殖。

3. 機(jī)器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用

目前，國(guó)際上視覺系統(tǒng)的應(yīng)用方興未艾学岔，而在中國(guó)咪朴，工業(yè)視覺系統(tǒng)尚處于概念導(dǎo)入期，各行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)在解決了生產(chǎn)自動(dòng)化的問題以后师赂，已開始將目光轉(zhuǎn)向測(cè)量自動(dòng)化方面蘑瓢。

機(jī)器視覺極適用于大批量生產(chǎn)過程中的測(cè)量、檢查和辨識(shí)镶悟，如：零件裝配完整性梦铭，裝配尺寸精度，零件加工精度辙哪，位置/角度測(cè)量垦祭，零件識(shí)別，特性/字符識(shí)別等沽澜。其最大的應(yīng)用行業(yè)為：汽車籍胯，制藥，電子與電氣离福，制造杖狼，包裝/食品/飲料，醫(yī)學(xué)妖爷。如對(duì)汽車儀表盤加工精度的檢查蝶涩，高速貼片機(jī)上對(duì)電子元件的快速定位，對(duì)管腳數(shù)目的檢查絮识，對(duì)IC表面印字符的辨識(shí)绿聘，膠囊生產(chǎn)中對(duì)膠囊壁厚和外觀缺陷的檢查，軸承生產(chǎn)中對(duì)滾珠數(shù)量和破損情況的檢查次舌，食品包裝上面對(duì)生產(chǎn)日期的辨識(shí)斜友，對(duì)標(biāo)簽貼放位置的檢查等等。下面給出幾個(gè)例子：

生產(chǎn)線垃它、裝配線質(zhì)量檢測(cè)：
檢查印刷是否正確
外形及尺寸檢查
位置檢測(cè)
表面檢測(cè)
速度：動(dòng)態(tài)或靜止目標(biāo)檢測(cè)鲜屏，
檢測(cè)速度（吞吐量）可達(dá)： 10 物件/秒
裝瓶過程中最嚴(yán)格的質(zhì)檢員：
瓶體分類
標(biāo)簽檢查
缺損識(shí)別
灌瓶液位測(cè)量
支持動(dòng)態(tài)檢測(cè)，吞吐量可達(dá)：25 物件/秒
零部件測(cè)量：
長(zhǎng)度測(cè)量：精度可達(dá)1/1000 mm
角度測(cè)量
面積測(cè)量
公制單位的結(jié)果輸出
支持動(dòng)態(tài)或靜態(tài)檢測(cè)国拇，吞吐量可達(dá)：25 物件/秒
完整性檢測(cè)：-確保標(biāo)簽與實(shí)際物品相符
標(biāo)簽印刷是否正確
外形輪廓檢查
表面檢測(cè)
代碼識(shí)別
可使用頻閃或連續(xù)光源
支持動(dòng)態(tài)或靜態(tài)檢測(cè)吞吐量：10 物件/秒
檢測(cè)牙膏管口邊緣毛刺：
對(duì)物件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)位置識(shí)別
檢測(cè)管口是否有毛刺或其他障礙物
通過異步觸發(fā)器對(duì)圖象進(jìn)行整體評(píng)估
顏料盒生產(chǎn)時(shí)的粘貼物監(jiān)控：
解決方案：安放顏料塊前洛史，監(jiān)控顏料盒每一格中注入的膠水量郭宪，避免注入太多或太少
檢驗(yàn)傳動(dòng)軸是否正確安裝，并且編碼一致：
解決方案：自動(dòng)檢測(cè)編碼存在與否枕详，以及封口和卡子的位置

結(jié)論

應(yīng)用機(jī)器視覺系統(tǒng)能夠大幅降低檢驗(yàn)成本息扶，提高產(chǎn)品質(zhì)量，加快生產(chǎn)速度和效率弹扩。作為高精度纫脚、非接觸的測(cè)量方案，視覺系統(tǒng)涉及到光學(xué)和圖像處理算法眶逐，本身就是高度專業(yè)化的產(chǎn)品况颈，在整個(gè)測(cè)量控制系統(tǒng)中，往往要與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)配合完成位置矯正和進(jìn)給控制洗吉；另外勾奇，生產(chǎn)線上對(duì)多工序進(jìn)行同步連續(xù)檢測(cè)時(shí)，必須使視覺系統(tǒng)具備分布式聯(lián)網(wǎng)能力蔼魁。機(jī)器視覺與運(yùn)動(dòng)控制摆野，網(wǎng)絡(luò)通訊等先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合正在改變工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的面貌。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了像北京四通電機(jī)公司這樣的具備運(yùn)動(dòng)控制凛驮，機(jī)器視覺裆站，網(wǎng)絡(luò)通訊幾方面技術(shù)背景的系統(tǒng)集成商，他們專業(yè)化的技術(shù)支持和服務(wù)能力使之成為原始供應(yīng)商和最終用戶之間的橋梁黔夭。而對(duì)包裝企業(yè)來說宏胯，意識(shí)到技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)并首先付諸實(shí)施者無疑將走在競(jìng)爭(zhēng)的前列。

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