隨著工業(yè)4.0時代的到來，機器視覺在智能制造業(yè)領域的作用越來越重要，機器視覺技術是如何工作的、它為什么是實現(xiàn)流程自動化和質量改進的正確選擇等。

機器視覺技術，是一門涉及人工智能、神經(jīng)生物學、心理物理學、計算機科學、圖像處理、模式識別等諸多領域的交叉學科。機器視覺主要用計算機來模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進行處理并加以理解，最終用于實際檢測、測量和控制。機器視覺技術最大的特點是速度快、信息量大、功能多。

什么是機器視覺？

機器視覺的定義：機器視覺就是使用光學非接觸式感應設備自動接收并解釋真實場景的圖像以獲得信息控制機器或流程。

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

▲ 機器視覺運用圖解

為了更好地理解機器視覺，下面，我們以啤酒廠采用的填充液位檢測系統(tǒng)為例來進行說明：

▲圖1 啤酒瓶填充液位檢驗示例

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)。

另外，機器視覺系統(tǒng)還能夠進行物品測量，比如確定火花塞間隙或提供位置信息，引導機器人在制造組裝過程中將元件對位，圖2顯示的例子主要是說明機器視覺系統(tǒng)如何能夠用于進行濾油器（右）通過或未通過檢測，以及測量支架上中心軸頭的寬度（左）。

▲圖2 機器視覺系統(tǒng)能夠在生產(chǎn)線上進行實時測量和檢驗，比如加工支架（左）或濾油器（右）

在這個應用示例中，填充液位檢驗系統(tǒng)僅可提供兩種結果，這顯示了二進制系統(tǒng)的特征：

1、 如果產(chǎn)品合格，則檢測結果為“通過”

2、 如果產(chǎn)品不合格，則檢測結果為“未通過”。

機器視覺的優(yōu)勢究竟有哪些？

雖然人類視覺最擅長于對復雜、非結構化的場景進行定性解釋，但機器視覺則憑借速度、精度和可重復性等優(yōu)勢，擅長于對結構化場景進行定量測量，舉例來說，在生產(chǎn)線上，機器視覺系統(tǒng)每分鐘能夠對數(shù)百個甚至數(shù)千個元件進行檢測。配備適當分辨率的相機和光學元件后，機器視覺系統(tǒng)能夠輕松檢驗小到人眼無法看到的物品細節(jié)特征。

另外，由于消除了檢驗系統(tǒng)與被檢驗元件之間的直接接觸，機器視覺還能夠防止元件損壞，也避免了機械部件磨損的維護時間和成本投入。通過減少制造過程中的人工參與，機器視覺還帶來了額外的安全性和操作優(yōu)勢。此外，機器視覺還能夠防止?jié)崈羰沂艿饺藶槲廴荆材茏尮と嗣馐芪ｋU環(huán)境的威脅。

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

?圖像獲取：光源、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