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機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)就是利用機(jī)器人代替人眼做出各種測(cè)量和判斷,是人工智能正在快速發(fā)展的一個(gè)分支點(diǎn),是一項(xiàng)綜合技術(shù),它綜合了光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)軟硬件等方面技術(shù),涉及到計(jì)算機(jī),圖像處理,模式識(shí)別,人工智能,信號(hào)處理,光機(jī)電一體化等多個(gè)領(lǐng)域。圖像處理和模式識(shí)別等技術(shù)的快速發(fā)展,也大大推動(dòng)了機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展。
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)組成部分有:
1.機(jī)器視覺(jué)光源
照明光源作為機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)輸入的重要部件,它的好壞直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。所以針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例,要選擇相應(yīng)的視覺(jué)光源以達(dá)到最佳效果。
2. 工業(yè)鏡頭
鏡頭在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)光束調(diào)制,并完成信號(hào)的傳遞。鏡頭類型包括標(biāo)準(zhǔn),遠(yuǎn)心、廣角、近攝和遠(yuǎn)攝能力。
3. 工業(yè)相機(jī)
工業(yè)相機(jī)在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中最本質(zhì)功能就是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào),與普通相機(jī)比它具有更高的傳輸力,抗干擾力以及穩(wěn)定的成像能力。
4. 圖像采集卡
圖像采集卡雖然只是完整機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的一個(gè)部分,但它直接決定了攝像頭的接口:黑白、彩色、模擬以及數(shù)字等。
5. 機(jī)器視覺(jué)軟件
機(jī)器視覺(jué)軟件是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中自動(dòng)化處理的關(guān)鍵部件,根據(jù)具體應(yīng)用需求對(duì)軟件包進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),可自動(dòng)完成對(duì)圖像采集、顯示、存儲(chǔ)和處理。
1. 工件定位檢測(cè)器探測(cè)到物體已經(jīng)運(yùn)動(dòng)至接近攝像系統(tǒng)的視野中心,向圖像采集部分發(fā)送觸發(fā)脈沖。一個(gè)完整的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的主要工作過(guò)程如下:
2. 圖像采集部件按照事先設(shè)定的程序和延時(shí),分別向攝像機(jī)和照明系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)脈沖。
3. 攝像機(jī)停止掃描,重新開(kāi)始新的一幀掃描,或者攝像機(jī)在啟動(dòng)脈沖來(lái)到之前處于等待狀態(tài),啟動(dòng)脈沖到來(lái)后啟動(dòng)一幀掃描。
4. 攝像機(jī)開(kāi)始心的一幀掃描之前打開(kāi)曝光機(jī)構(gòu),曝光時(shí)間可以事先設(shè)定。
5. 另一個(gè)啟動(dòng)脈沖打開(kāi)燈光照明,燈光的開(kāi)啟時(shí)間應(yīng)該于攝像機(jī)的曝光時(shí)間匹配。
6. 攝像機(jī)曝光后,正式開(kāi)始一幀圖像的掃描和輸出。
7. 圖像采集部分接受模擬視頻信號(hào)通過(guò)A/D將其數(shù)字化,或者是直接接受攝像機(jī)數(shù)字化后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。
8. 圖像采集部分將數(shù)字圖像存放在處理器或計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中。
9. 處理器對(duì)圖像進(jìn)行處理,分析,識(shí)別,獲得測(cè)量結(jié)果或邏輯控制值。
10. 處理結(jié)果控制器流水線的動(dòng)作,進(jìn)行定位,糾正運(yùn)動(dòng)的誤差等。
機(jī)器視覺(jué)作為生產(chǎn)過(guò)程種關(guān)鍵技術(shù)之一,在機(jī)器或者生產(chǎn)線上,機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品剔除,或者指導(dǎo)機(jī)器人完成組裝工作,與整個(gè)生產(chǎn)密切相關(guān)。
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是通過(guò)機(jī)器視覺(jué)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)換成像信號(hào),然后傳送給專用的圖像處理系統(tǒng),得到被攝目標(biāo)的形態(tài)信息,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。
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺(jué)難以滿足要求的場(chǎng)合,常用機(jī)器視覺(jué)來(lái)替代人工視覺(jué);同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,用人工視覺(jué)檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高,用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度,而且機(jī)器視覺(jué)易于實(shí)現(xiàn)信息集成,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。機(jī)器視覺(jué)是一種比較復(fù)雜的系統(tǒng),在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中,人們將機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)廣泛的用于工況監(jiān)視,成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。隨著機(jī)器視覺(jué)技術(shù)自身的成熟和發(fā)展,它將在現(xiàn)代和未來(lái)制造企業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。