1.機(jī)器視覺(jué)的概念

機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是指通過(guò)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專(zhuān)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(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。

對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，如何才能知道機(jī)器視覺(jué)是否適合他的系統(tǒng)呢?盡管最早的最基本的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在20世紀(jì)70年代引入，工業(yè)就將其視為主流應(yīng)用。這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)工程師要考慮它是否合適他們的應(yīng)用，同時(shí)要考慮利用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)的成本與其所能帶來(lái)的利潤(rùn)。

2.機(jī)器視覺(jué)的組成

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)主要包括：照明光源、相機(jī)、傳感器、控制邏輯、圖像采集卡、圖像處理軟件以及技術(shù)支持。

 (1)光源--作為輔助成像器件，對(duì)成像質(zhì)量的好壞往往能起到至關(guān)重要的作用，各種形狀的LED燈、高頻熒光燈、光纖鹵素?zé)舻榷既菀椎玫健?/p>

 (2)相機(jī)和鏡頭也屬于成像器件，通常的視覺(jué)系統(tǒng)都是由一套或者多套這樣的成像系統(tǒng)組成，如果有多路相機(jī)，可能由圖像采集卡切換來(lái)獲取圖像數(shù)據(jù)，也可能由同步控制同時(shí)獲取多相機(jī)通道的數(shù)據(jù)。根據(jù)應(yīng)用的需要相機(jī)可能是輸出標(biāo)準(zhǔn)的單色視頻(RS-170/CClR)、復(fù)合信號(hào)(Y/C)、RGB信號(hào)，也可能是非標(biāo)準(zhǔn)的逐行掃描號(hào)、線(xiàn)掃描信號(hào)、高分辨率信號(hào)等。

 (3)傳感器--通常以光纖開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)等的形式出現(xiàn)，用以判斷被測(cè)對(duì)象的位置和狀態(tài)，告知圖像傳感器進(jìn)行正確的采集。

 (4)圖像采集卡一通常以插入卡的形式安裝在PC中，圖像采集卡的主要工作是把相機(jī)輸出的圖像輸送給電腦主機(jī)。它將來(lái)自相機(jī)的模擬或數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一定格式的圖像數(shù)據(jù)流，同時(shí)它可以控制相機(jī)的一些參數(shù)，比如觸發(fā)信號(hào)，曝光/積分時(shí)間，快門(mén)速度等。圖像采集卡通常有不同的硬件結(jié)構(gòu)以針對(duì)不同類(lèi)型的相機(jī)，同時(shí)也有不同的總線(xiàn)形式，比如PCI、PCI64、CompactPCI，PCI04，lSA等。

 (5)控制邏輯---一旦視覺(jué)軟件完成圖像分析(除非僅用于監(jiān)控)，緊接著需要和外部單元進(jìn)行通信以完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制。簡(jiǎn)單的控制可以直接利用部分圖像采集卡自帶的I/O，相對(duì)復(fù)雜的邏輯/運(yùn)動(dòng)控制則必須依靠附加可編程邏輯控制單元/運(yùn)動(dòng)控制卡來(lái)實(shí)現(xiàn)必要的動(dòng)作。

 (6)電腦是一個(gè)PC式視覺(jué)系統(tǒng)的核心，在這里完成圖像數(shù)據(jù)的處理和絕大部分的控制邏輯，對(duì)于檢測(cè)類(lèi)型的應(yīng)用，通常都需要較高頻率的CPU，這樣可以減少處理的時(shí)間。同時(shí)，為了減少工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電磁、振動(dòng)、灰塵、溫度等的干擾，必須選擇工業(yè)級(jí)的電腦。

 (7)視覺(jué)處理軟件機(jī)器視覺(jué)軟件用來(lái)完成輸入的圖像數(shù)據(jù)的處理，然后通過(guò)一定的運(yùn)算得出結(jié)果，這個(gè)輸出的結(jié)果可能是PASS/FAIL信號(hào)、坐標(biāo)位置、字符串等。常見(jiàn)的機(jī)器視覺(jué)軟件以C/C++圖像庫(kù)，ActiveX控件，圖形式編程環(huán)境等形式出現(xiàn)，可以是專(zhuān)用功能的(比如僅僅用于LCD檢測(cè)，BGA檢測(cè)，模版對(duì)準(zhǔn)等)，也可以是通用目的的(包括定位、測(cè)量、條碼/字符識(shí)別、斑點(diǎn)檢測(cè)等)。

上述的7個(gè)部分是一個(gè)基于PC式的視覺(jué)系統(tǒng)的基本組成，在實(shí)際的應(yīng)用中針對(duì)不同的場(chǎng)合可能會(huì)有不同的增加或裁減。

過(guò)去一段時(shí)間，高復(fù)雜度的產(chǎn)品行業(yè)，比如說(shuō)半導(dǎo)體行業(yè)和電子行業(yè)，由于它們的復(fù)雜性和小型化，從傳統(tǒng)上推動(dòng)著機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)的發(fā)展。如今，所有產(chǎn)業(yè)，包括自動(dòng)化、制藥、造紙等等都依靠機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)產(chǎn)品以提高產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)專(zhuān)家們預(yù)言：在未來(lái)的20年到50年，機(jī)器視覺(jué)將成為橫跨所有行業(yè)的通用性技術(shù)，幾乎所有出產(chǎn)的產(chǎn)品部會(huì)由機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)。