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。

本質(zhì)上，機(jī)器視覺是圖像分析技術(shù)在各行業(yè)中的應(yīng)用，通過使用光學(xué)系統(tǒng)、工業(yè)數(shù)字相機(jī)和圖像處理工具，來模擬人的視覺能力，并做出相應(yīng)的決策，最終通過指揮某種特定的裝置執(zhí)行這些決策。

一、視覺系統(tǒng)由以下組成部分：

1、工業(yè)相機(jī)

2、鏡頭

3、照明光源

4、圖像采集/處理卡

5、圖像處理系統(tǒng)

6、其它外部設(shè)備

工業(yè)相機(jī)又俗稱攝像機(jī)，相比于傳統(tǒng)的民用相機(jī)（攝像機(jī)）而言，它具有高的圖像穩(wěn)定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等，目前市面上工業(yè)相機(jī)大多是基于CCD（Charge Coupled Device）或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）芯片的相機(jī)。CMOS圖像傳感器以其良好的集成性、低功耗、高速傳輸和寬動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)在高分辨率和高速場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。

dalsa工業(yè)相機(jī)

二、工業(yè)相機(jī)與普通相機(jī)的區(qū)別

1、工業(yè)相機(jī)的性能穩(wěn)定可靠易于安裝，相機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)實(shí)不易損壞，連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，可在較差的環(huán)境下使用，一般的數(shù)碼相機(jī)是做不到這些的。例如：讓民用數(shù)碼相機(jī)一天工作24小時(shí)或連續(xù)工作幾天肯定會(huì)受不了的。

2、工業(yè)相機(jī)的快門時(shí)間非常短，可以抓拍高速運(yùn)動(dòng)的物體。例如，把名片貼在電風(fēng)扇扇葉上，以最大速度旋轉(zhuǎn)，設(shè)置合適的快門時(shí)間，用工業(yè)相機(jī)抓拍一張圖像，仍能夠清晰辨別名片上的字體。用普通的相機(jī)來抓拍，是不可能達(dá)到同樣效果的。

3、工業(yè)相機(jī)的圖像傳感器是逐行掃描的，而普通的相機(jī)的圖像傳感器是隔行掃描的， 逐行掃描的圖像傳感器生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，例如Dalsa、baumer等而且價(jià)格昂貴。

4、工業(yè)相機(jī)的幀率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通相機(jī)。工業(yè)相機(jī)每秒可以拍攝十幅到幾百幅圖片，而普通相機(jī)只能拍攝2-3幅圖像，相差較大。

5、工業(yè)相機(jī)輸出的是裸數(shù)據(jù)(raw data)，其光譜范圍也往往比較寬，比較適合進(jìn)行高質(zhì)量的圖像處理算法，例如機(jī)器視覺(Machine Vision)應(yīng)用。而普通相機(jī)拍攝的圖片，其光譜范圍只適合人眼視覺，并且經(jīng)過了mjpeg壓縮，圖像質(zhì)量較差，不利于分析處理。

6、工業(yè)相機(jī)(Industrial Camera)相對(duì)普通相機(jī)(DSC)來說價(jià)格較貴。

鏡頭的基本功能就是實(shí)現(xiàn)光束變換（調(diào)制），在機(jī)器視覺系統(tǒng)中，鏡頭的主要作用是將成像目標(biāo)在圖像傳感器的光敏面上。鏡頭的質(zhì)量直影響到機(jī)器視覺系統(tǒng)的整體性能，合理地選擇和安裝鏡頭，是機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。鏡頭選配時(shí)需要選擇與相機(jī)接口和芯片的尺寸相匹配的鏡頭。

Moritex鏡頭

機(jī)器視覺中常用的光源以LED光源最常用，光源可幫助打光采集到更清晰的圖像。

LED光源按形狀通常可分為以下幾類：

1、環(huán)形光源提供不同照射角度、不同顏色組合，更能突出物體的三維信息；高密度LED陣列，高亮度；多種緊湊設(shè)計(jì)，節(jié)省安裝空間；解決對(duì)角照射陰影問題；可選配漫射板導(dǎo)光，光線均勻擴(kuò)散。應(yīng)用領(lǐng)域:PCB基板檢測(cè)，IC元件檢測(cè)，顯微鏡照明，液晶校正，塑膠容器檢測(cè)，集成電路印字檢查。

2、背光源用高密度LED陣列面提供高強(qiáng)度背光照明，能突出物體的外形輪廓特征，尤其適合作為顯微鏡的載物臺(tái)。紅白兩用背光源、紅藍(lán)多用背光源，能調(diào)配出不同顏色，滿足不同被測(cè)物多色要求。應(yīng)用領(lǐng)域:機(jī)械零件尺寸的測(cè)量，電子元件、IC的外型檢測(cè)，膠片污點(diǎn)檢測(cè)，透明物體劃痕檢測(cè)等。

3、條形光源是較大方形結(jié)構(gòu)被測(cè)物的首選光源；顏色可根據(jù)需求搭配，自由組合；照射角度與安裝隨意可調(diào)。應(yīng)用領(lǐng)域:金屬表面檢查，圖像掃描，表面裂縫檢測(cè)，LCD面板檢測(cè)等。

4、同軸光源可以消除物體表面不平整引起的陰影，從而減少干擾；部分采用分光鏡設(shè)計(jì)，減少光損失，提高成像清晰度，均勻照射物體表面。應(yīng)用領(lǐng)域:系列光源最適宜用于反射度極高的物體，如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測(cè)，芯片和硅晶片的破損檢測(cè)，Mark點(diǎn)定位，包裝條碼識(shí)別。

5、AOI專用光源不同角度的三色光照明，照射凸顯焊錫三維信息；外加漫射板導(dǎo)光，減少反光；不同角度組合；應(yīng)用領(lǐng)域:用于電路板焊錫檢測(cè)。

6、球積分光源具有積分效果的半球面內(nèi)壁，均勻反射從底部360度發(fā)射出的光線，使整個(gè)圖像的照度十分均勻。應(yīng)用領(lǐng)域:表面凹凸，弧形表面檢測(cè)，或金屬、玻璃表面反光較強(qiáng)的物體表面檢測(cè)。

7、線形光源超高亮度，采用柱面透鏡聚光，適用于各種流水線連續(xù)檢測(cè)場(chǎng)合。應(yīng)用領(lǐng)域:線陣相機(jī)照明專用，AOI專用。

8、點(diǎn)光源大功率LED，體積小，發(fā)光強(qiáng)度高；光纖鹵素?zé)舻奶娲?，尤其適合作為鏡頭的同軸光源等；高效散熱裝置，大大提高光源的使用壽命。應(yīng)用領(lǐng)域:適合遠(yuǎn)心鏡頭使用，用于芯片檢測(cè)，Mark點(diǎn)定位，晶片及液晶玻璃底基校正。

9、組合條形光源四邊配置條形光，每邊照明獨(dú)立可控；可根據(jù)被測(cè)物要求調(diào)整所需照明角度，適用性廣。應(yīng)用案例:PCB基板檢測(cè)，IC元件檢測(cè)，焊錫檢查，Mark點(diǎn)定位，顯微鏡照明，包裝條碼照明，球形物體照明等。

10、對(duì)位光源對(duì)位速度快；視場(chǎng)大；精度高；體積小，便于檢測(cè)集成；亮度高，可選配輔助環(huán)形光源。應(yīng)用領(lǐng)域:全自動(dòng)電路板、印刷機(jī)對(duì)位的專用光源。

CCS光源

三、為什么要用機(jī)器視覺替代人工視覺原因有很多，主要以下幾點(diǎn)：

1、從生產(chǎn)效率的角度來說，由于操作工在長(zhǎng)時(shí)間工作下容易疲憊，人工視覺質(zhì)量效率低下且精度不高，而機(jī)器視覺可以大大提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。
2、從成本控制的角度來說，培訓(xùn)一個(gè)合格的操作工需要企業(yè)管理者花費(fèi)大量的人力物力，然而單純的培訓(xùn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，后續(xù)還需要花費(fèi)大量的時(shí)間，使操作工的水平在實(shí)踐中得到提升。而機(jī)器視覺系統(tǒng)只要設(shè)計(jì)、調(diào)試和操作得當(dāng)，可以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不間斷使用，同時(shí)確保生產(chǎn)效果。
3、在某些特殊工業(yè)環(huán)境中實(shí)施工況檢測(cè)，如焊接、火藥制造等，人工視覺可能會(huì)對(duì)操作工的人身安全造成威脅，而機(jī)器視覺從某種程度上有效地規(guī)避了這些風(fēng)險(xiǎn)。

4、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)。

四、機(jī)器視覺涵蓋哪些專業(yè)領(lǐng)域
一個(gè)機(jī)器視覺系統(tǒng)是由不同的功能模塊共同組成，設(shè)計(jì)出一個(gè)成功的機(jī)器視覺系統(tǒng)，對(duì)工程師要求很高。一般來說，機(jī)器視覺所涵蓋的專業(yè)領(lǐng)域如下：
1、電氣工程：用于機(jī)器視覺系統(tǒng)中硬件和軟件的設(shè)計(jì)。
2、工程數(shù)學(xué)：圖像處理技術(shù)的基礎(chǔ)。
3、物理：照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
4、機(jī)械工程：機(jī)器視覺系統(tǒng)最廣泛的應(yīng)用。好的機(jī)器視覺系統(tǒng)能更好地為制造業(yè)提供更多有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的技術(shù)支持。

五、機(jī)器視覺的應(yīng)用領(lǐng)域

機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用主要有檢測(cè)、識(shí)別、定位、測(cè)量等，另外還應(yīng)用在機(jī)器人視覺方面。

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)械零部件的尺寸和位置測(cè)量）和不用量器的定性或半定量檢測(cè)（例如產(chǎn)品的外觀檢查、裝配線上的零部件識(shí)別定位、缺陷性檢測(cè)與裝配完全性檢測(cè)）。

2、機(jī)器人視覺：用于指引機(jī)器人在大范圍內(nèi)的操作和行動(dòng)，如從料斗送出的雜亂工件堆中揀取工件并按一定的方位放在傳輸帶或其他設(shè)備上（即料斗揀取問題）。至于小范圍內(nèi)的操作和行動(dòng)，還需要借助于觸覺傳感技術(shù)。

此外還有：

1、醫(yī)療

2、農(nóng)業(yè)

3、娛樂運(yùn)動(dòng)

4、半導(dǎo)體檢測(cè)

5、印刷品質(zhì)量自動(dòng)化檢測(cè)

6、航空

7、太陽能硅片檢測(cè)

8、軌道交通

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