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發布時間:2020-08-09 07:19  





機器視覺是人工智能正在快速發展的一個分支。簡單說來,機器視覺就是在工業生產過程中,用機器代替人類視覺對產品外形特征做100%測量和判斷,也就是為機器植入了眼睛和大腦。
在現代工業零件制造領域,經常需要對半成品及成品進行幾何尺寸及外觀缺陷的檢測,同時,這些檢測需要較高的檢測精度和較快的檢測速度,傳統的接觸式人工檢測方式不僅繁瑣勞動強度大,而且檢測的速度很慢,人為造成的測量誤差也不少。機器視覺的結果是CAQ系統的質量信息來源,也可以和CIMS其它系統集成。同時在檢測過程中,與工件所進行的接觸式測量,難免會對工件表面造成損傷,因此非接觸式的機器視覺系統開始迅速發展,更多的應用于工業制造中的各個領域。
機器視覺系統的組成
機器視覺系統是指用計算機來實現人的視覺功能,也就是用計算機來實現對客觀的三維世界的識別。按現在的理解,人類視覺系統的感受部分,它是一個三維采樣系統。它是對在某種意義上(如灰度級、組織、梯度等)具有相似性質的像素連通集構成分割區域,該方法有很好的分割效果,但缺點是運算復雜,處理速度慢。三維物體的可見部分投影到網膜上,人們按照投影到上的二維的像來對該物體進行三維理解。所謂三維理解是指對被觀察對象的形狀、尺寸、離開觀察點的距離、質地和運動特征(方向和速度)等的理解。
機器視覺系統的輸入裝置可以是攝像機、轉鼓等,它們都把三維的影像作為輸入源,即輸入計算機的就是三維管觀世界的二維投影。為了在激烈的市場競爭中立于不敗之地,企業對于產品質量的要求也逐步提升,因而產品包裝的質量問題也成為企業關注的問題之一,近而產品的包裝檢測也成為機器視覺大顯身手的領域之一。如果把三維客觀世界到二維投影像看作是一種正變換的話,則機器視覺系統所要做的是從這種二維投影圖像到三維客觀世界的逆變換,也就是根據這種二維投影圖像去重建三維的客觀世界。
機器視覺系統主要由三部分組成:圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示。
近80%的工業視覺系統主要用在檢測方面,包括用于提高生產效率、控制生產過程中的產品質量、采集產品數據等。產品的分類和選擇也集成于檢測功能中。下面通過一個用于生產線上的單攝像機視覺系統,說明系統的組成及功能。
機器視覺檢測系統采用CCD照相機將被檢測的目標轉換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統,根據像素分布和亮度、顏色等信息,轉變成數字化信號,圖像處理系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征,如面積、數量、位置、長度,再根據預設的允許度和其他條件輸出結果,包括尺寸、角度、個數、合格/不合格、有/無等,實現自動識別功能。安裝簡單,無須長時間培訓,生產工作效率和產品質量控制很快就可以提高。
從功能上講,機器視覺系統主要具有三大類功能:一是定位功能,能夠自動判斷感興趣的物體、產品在什么位置,并將位置信息通過一定的通訊協議輸出,此功能多用于全自動裝配和生產,如自動組裝、自動焊接、自動包裝、自動灌裝、自動噴涂,多配合自動執行機構(機械手、焊槍、噴嘴等);同時在大批量生產過程中,人工視覺檢測效率低且精度不高,而用機器視覺檢測可以大大提高生產效率和生產的自動化程度,因此被廣泛應用于工況監視、產品檢驗和質量控制等領域。第二功能是測量,也就是能夠自動測量產品的外觀尺寸,比如外形輪廓、孔徑、高度、面積等測量;三是缺陷檢測功能,這是視覺系統用的多的一項功能,它可以檢測產品表面的相關信息,如:包裝正誤,包裝是否正確、印刷有無錯誤、表面有無刮傷或顆粒、破損、有無油污、灰塵、塑料件有無穿孔、雨霧注塑不良等。
機器視覺系統相對于人工或傳統機械方式而言,具有速度快、精度高、準確性高等一系列優點。隨著工業現代化的發展,機器視覺已經廣泛應用于各大領域,為企業及用戶提供更優的產品品質及解決方案。