隨著工業(yè)4.0年代的到來，機(jī)器視覺在智能制作業(yè)范疇的作用越來越重要，為了能讓更多用戶獲取機(jī)器視覺的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，包含機(jī)器視覺技能是怎么作業(yè)的、它為什么是完成流程自動(dòng)化和質(zhì)量改善的正確挑選等。小編為你預(yù)備了這篇機(jī)器視覺入門學(xué)習(xí)材料。

      機(jī)器視覺是一門學(xué)科技能，廣泛運(yùn)用于出產(chǎn)制作檢測(cè)等工業(yè)范疇，用來確保產(chǎn)品質(zhì)量，操控出產(chǎn)流程，感知環(huán)境等。機(jī)器視覺體系是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，依據(jù)像素散布和亮度、顏色等信息，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)而依據(jù)判別的成果來操控現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。

機(jī)器視覺優(yōu)勢(shì)：機(jī)器視覺體系具有高功率、高度自動(dòng)化的特色，能夠完成很高的分辯率精度與速度。機(jī)器視覺體系與被檢測(cè)方針無觸摸，安全可靠。人工檢測(cè)與機(jī)器視覺自動(dòng)檢測(cè)的主要差異有：

為了更好地理解機(jī)器視覺，下面，我們來介紹在詳細(xì)運(yùn)用中的幾種事例。

啤酒廠選用的填充液位檢測(cè)體系為例來進(jìn)行說明：

   當(dāng)每個(gè)啤酒瓶移動(dòng)經(jīng)過檢測(cè)傳感器時(shí)，檢測(cè)傳感器將會(huì)觸發(fā)視覺體系宣布頻亮光，拍下啤酒瓶的相片。收集到啤酒瓶的圖畫并將圖畫保存到內(nèi)存后，視覺軟件將會(huì)處理或剖析該圖畫，并依據(jù)啤酒瓶的實(shí)踐填充液位宣布經(jīng)過-未經(jīng)過呼應(yīng)。如果視覺體系檢測(cè)到一個(gè)啤酒瓶未填充到位，即未經(jīng)過檢測(cè)，視覺體系將會(huì)向轉(zhuǎn)向器宣布信號(hào)，將該啤酒瓶從出產(chǎn)線上除掉。操作員能夠在顯示屏上查看被除掉的啤酒瓶和持續(xù)的流程統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

機(jī)器人視覺引導(dǎo)玩偶定位運(yùn)用：

       現(xiàn)場(chǎng)有兩個(gè)振蕩盤，振蕩盤1作用是把玩偶振蕩到振蕩盤2中，振蕩盤2作用是把玩偶從不和振蕩為正面。該運(yùn)用選用了深圳視覺龍公司VD200視覺定位體系，該體系經(jīng)過判別玩偶正不和，把玩偶處于正面的坐標(biāo)值經(jīng)過串口發(fā)送給機(jī)器人，機(jī)器人收到坐標(biāo)后運(yùn)動(dòng)抓取產(chǎn)品，當(dāng)振蕩盤中有許多玩偶處于不和時(shí)，VD200視覺定位體系需判別不和玩偶數(shù)量，當(dāng)不和玩偶數(shù)量過多時(shí)，VD200視覺體系發(fā)送指令給振蕩盤2把不和玩偶振成正面。

       該定位體系經(jīng)過玩偶外表的小孔來判別玩偶是否處于正面，核算出玩偶中心點(diǎn)坐標(biāo)，發(fā)送給機(jī)器人。經(jīng)過VD200視覺定位體系完成自動(dòng)上料，大大削減人工本錢，大幅進(jìn)步出產(chǎn)功率。

視覺檢測(cè)在電子元件的運(yùn)用：

      此產(chǎn)品為電子產(chǎn)品的按鈕部件，產(chǎn)品來料為料帶形式，料帶上面為雙排產(chǎn)品。經(jīng)過對(duì)每個(gè)元器材定位后，運(yùn)用斑駁東西檢測(cè)產(chǎn)品固定區(qū)域的灰度值，來判別此區(qū)域有無缺膠情況。

      該運(yùn)用選用了深圳視覺龍公司的DragonVision視覺體系計(jì)劃，運(yùn)用兩個(gè)相機(jī)及光源合作機(jī)械設(shè)備，到達(dá)每次檢測(cè)雙面8個(gè)產(chǎn)品，每分鐘檢測(cè)大約1500個(gè)。當(dāng)呈現(xiàn)產(chǎn)品不良時(shí)，立刻報(bào)警停機(jī)，確保了產(chǎn)品的合格率和設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)步出產(chǎn)功率。

機(jī)器視覺的運(yùn)用范疇:

•辨認(rèn)

規(guī)范一維碼、二維碼的解碼

光學(xué)字符辨認(rèn)（OCR）和確認(rèn)（OCV）

•檢測(cè)

顏色和瑕疵檢測(cè)

零件或部件的有無檢測(cè)

方針方位和方向檢測(cè)•丈量

尺度和容量檢測(cè)

預(yù)設(shè)符號(hào)的丈量，如孔位到孔位的間隔

•機(jī)械手引導(dǎo)

輸出空間坐標(biāo)引導(dǎo)機(jī)械手準(zhǔn)確定位

機(jī)器視覺體系的分類

•智能相機(jī)

•根據(jù)嵌入式

•根據(jù)PC

機(jī)器視覺體系的組成

•圖畫獲取：光源、鏡頭、相機(jī)、收集卡、機(jī)械渠道

•圖畫處理與剖析：工控主機(jī)、圖畫處理剖析軟件、圖形交互界面。

•判定執(zhí)行：電傳單元、機(jī)械單元

光源---光路原理

照相機(jī)并不能看見物體，而是看見從物體外表反射過來的光。

鏡面反射：滑潤(rùn)外表以對(duì)頂角反射光線

漫射反射：粗糙外表會(huì)從各個(gè)方向漫射光線

發(fā)散反射：大都外表既有紋路，又有滑潤(rùn)外表，會(huì)對(duì)光線進(jìn)行發(fā)散反射

•光源---作用和要求

在機(jī)器視覺中的作用

照亮方針，進(jìn)步亮度

構(gòu)成有利于圖畫處理的作用

克服環(huán)境光照影響，確保圖畫穩(wěn)定性

用作丈量的東西或參照

杰出的光場(chǎng)規(guī)劃要求

對(duì)比度顯著，方針與布景的鴻溝明晰

布景盡量淡化并且均勻，不攪擾圖畫處理

與顏色有關(guān)的還需要顏色實(shí)在，亮度適中，不過曝或欠曝；

•光源---光場(chǎng)結(jié)構(gòu)

明場(chǎng)： 光線反射進(jìn)入照相機(jī)

暗場(chǎng)：光線反射離開照相機(jī)

•光源---結(jié)構(gòu)光源

運(yùn)用不同照明技能對(duì)被測(cè)方針會(huì)發(fā)生不同的影響，以滾珠軸承為例：

•相機(jī)

種類：線&面、隔/逐、黑/彩、數(shù)/模、低/高、CCD/CMOS

指標(biāo)：象元尺度、分辯率、靶面巨細(xì)、感應(yīng)曲線、動(dòng)態(tài)規(guī)模、靈敏度、速度噪聲、填充因子、體積、質(zhì)量、作業(yè)環(huán)境等

作業(yè)形式：Free run、Trigger（多種）、長(zhǎng)期曝光等

傳輸方法：GIGE，Cameralinker,模仿

•相機(jī)--依照?qǐng)D畫傳感器區(qū)別

CCD相機(jī)：運(yùn)用CCD感光芯片為圖畫傳感器的相機(jī),集光電變換及電荷存貯、電荷轉(zhuǎn)移、信號(hào)讀取于一體，是典型的固體成像器材。  

CMOS相機(jī)：運(yùn)用CMOS感光芯片為圖畫傳感器的相機(jī) ,將光敏元陣列、圖畫信號(hào)擴(kuò)大器、信號(hào)讀取電路、模數(shù)變換電路、圖畫信號(hào)處理器及操控器集成在一塊芯片上，還具有局部像素的編程隨機(jī)拜訪的長(zhǎng)處。

•相機(jī)--依照輸出圖畫顏色區(qū)別：

單色相機(jī)：輸出圖畫為單色圖畫的相機(jī)。

五顏六色相機(jī)：輸出圖畫為五顏六色圖畫的相機(jī)。

•相機(jī)--按輸出信號(hào)區(qū)別

模仿信號(hào)相機(jī)：從傳感器中傳出的信號(hào)，被變換成模仿電壓信號(hào)，即普通視頻信號(hào)后再傳

到圖畫收集卡中。

數(shù)字信號(hào)相機(jī)：信號(hào)自傳感器中的像素輸出后，在相機(jī)內(nèi)部直接數(shù)字化并輸出。數(shù)字相機(jī)

又包含1394相機(jī)、USB相機(jī)、Gige相機(jī)、CameraLink相機(jī)等  

•相機(jī)--依照傳感器類型區(qū)別

面掃描相機(jī)：傳感器上像素呈面狀散布的相機(jī)，其所成圖畫為二維“面”圖畫。

線掃描相機(jī)：傳感器上呈線狀（一行或三行）散布的相機(jī)，其所成圖畫為一維“線”圖畫。

•相機(jī)--CMOS VS CCD

•相機(jī)--傳感器的尺度

        圖畫傳感器感光區(qū)域的面積巨細(xì)。這個(gè)尺度直接決議了整個(gè)體系的物理擴(kuò)大率。如：1/3“、1/2”等。絕大大都模仿相機(jī)的傳感器的長(zhǎng)寬份額是4：3 (H：V)，數(shù)字相機(jī)的長(zhǎng)寬份額則包含多種：1：1，4：3，3：2 等。

•相機(jī)--像素

        是成像于相機(jī)芯片的圖畫的最小組成單位。以200萬像素的相機(jī)為例，滿屏有1600*1200個(gè)像素,成像于1/1.8英寸巨細(xì)的CCD芯片。

•相機(jī)--分辯率

      由相機(jī)所選用的芯片分辯率決議，是芯片靶面排列的像元數(shù)量。一般面陣相機(jī)的分辯率用水平緩筆直分辯率兩個(gè)數(shù)字表明，如：1920（H）x 1080(V)，前面的數(shù)字表明每行的像元數(shù)量，即共有1920個(gè)像元，后邊的數(shù)字表明像元的行數(shù)，即1080行。

•相機(jī)--幀率和行頻

      由相機(jī)的幀率/行頻表明相機(jī)收集圖畫的頻率，一般面陣相機(jī)用幀率表明，單位fps（Frame Per second），如30fps,表明相機(jī)在1秒鐘內(nèi)最多能收集30幀圖畫；線性相機(jī)一般用行頻表明，單位KHz,如12KHz表明相機(jī)在1秒鐘內(nèi)最多能收集12000行圖畫數(shù)據(jù)。

•相機(jī)--快門速度（Shutter Speed）

      CCD/CMOS相機(jī)大都選用電子快門，經(jīng)過電信號(hào)脈沖的寬度來操控傳感器的光積分（曝光）時(shí)間。關(guān)于一般性能的的相機(jī)快門速度能夠到達(dá)1/10000-1/100000秒。  

       卷簾快門（Rolling Shutter）：大都CMOS圖畫傳感器上運(yùn)用的快門，其特征是逐行曝光，每一行的曝光時(shí)間不一致。

        全局快門（Global Shutter）：CCD傳感器和極少數(shù)CMOS傳感器選用的快門，傳感器上一切像素同時(shí)間曝光。

•相機(jī)--智能相機(jī)

        智能工業(yè)相機(jī)是一種高度集成化的微小型機(jī)器視覺體系。它將圖畫的收集、處理與通信功用集成于單一相機(jī)內(nèi)，然后供給了具有多功用、模塊化、高可靠性、易于完成的機(jī)器視覺解決計(jì)劃。智能工業(yè)相機(jī)一般由圖畫收集單元、圖畫處理單元、圖畫處理軟件、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等構(gòu)成。由于運(yùn)用了最新的 DSP、FPGA及大容量存儲(chǔ)技能，其智能化程度不斷進(jìn)步，可滿意多種機(jī)器視覺的運(yùn)用需求。

•鏡頭---主要參數(shù)

       工業(yè)的鏡頭大都是多組鏡片組合在一起的。核算時(shí)會(huì)忽略厚度對(duì)透鏡的影響將其等效成沒有厚度的播透鏡模型，即理想凸透鏡。

參數(shù)：焦距/視場(chǎng)/物距/像距/光圈/景深/分辯力/擴(kuò)大倍數(shù)/畸變/接口

分辯率：對(duì)顏色和紋路的分辯能力。

畸變：鏡頭中心區(qū)域和四周區(qū)域的擴(kuò)大倍數(shù)不相同。

     畸變的校對(duì)一般用一清二楚的方格圖畫來進(jìn)行，進(jìn)程并不雜亂。一般如果畸變小于2%，人眼調(diào)查不到；若畸變小于CCD的一個(gè)像素，攝像機(jī)也看不見。

•鏡頭---分類

CCTV鏡頭

專業(yè)攝影鏡頭

遠(yuǎn)心鏡頭

•鏡頭---遠(yuǎn)心鏡頭

        在丈量體系中，物距常發(fā)生改變，然后使像高發(fā)生改變，所以測(cè)得的物體尺度也發(fā)生改變，即發(fā)生了丈量誤差；即使物距是固定的，也會(huì)由于CCD靈敏外表不易準(zhǔn)確調(diào)整在像平面上，同樣也會(huì)發(fā)生丈量誤差。選用遠(yuǎn)心物鏡中的像方遠(yuǎn)心物鏡能夠消除物距改變帶來的丈量誤差，而物方遠(yuǎn)心物鏡則能夠消除CCD方位禁絕帶來的丈量誤差。