机器视觉,是经过光学设备和非接触式的传感器,自动地接纳和处理一个实在物体的图画,以取得所需信息或用于操控机器人运动的设备。
  这是美国制作工程师协会(SME)机器视觉分会和美国机器人工业协会(RIA)主动化视觉分会,对机器视觉的界说。
  机器视觉,就是用机器代替人眼,来做丈量和判别。本质上,机器视觉是图画剖析技能在工厂主动化中的运用,经过运用光学体系、工业数字相机和图画处理东西,来模拟人的视觉才干,并做出相应的决议计划,终究经过指挥某种特定的设备履行这些决议计划。
  在现代主动化出产过程中,机器视觉现已开端渐渐代替人工视觉,尤其是在工况检测、成品查验、质量操控等范畴,运用广泛,随着工业4.0年代的到来,这一趋势不可逆转。
  为什么要用机器视觉代替人工视觉
  原因有许多,以下列出较首要的几点:
  1、从出产功率的视点来说,因为操作工在长期作业下简单疲乏,人工视觉质量功率低下且精度不高,而机器视觉可以大大进步出产功率和主动化程度。
  2、从本钱操控的视点来说,训练一个合格的操作工需求企业管理者花费许多的人力物力,但是单纯的训练还远远不够,后续还需求花费许多的时间,使操作工的水平在实践中得到进步。而机器视觉系统只需规划、调试和操作妥当,可以在很长一段时间内不间断运用,一起保证出产作用。
  3、在某些特殊工业环境中施行工况检测,如焊接、火药制作等,人工视觉可能会对操作工的人身安全形成要挟,而机器视觉从某种程度上有效地规避了这些危险。
  机器视觉包括哪些范畴
  一个机器视觉系统是由不同的功能模块共同组成,规划出一个成功的机器视觉系统,对工程师要求很高。
  一般来说,机器视觉所包括的专业范畴如下:
  1、电气工程:用于机器视觉系统中硬件和软件的规划。
  2、工程数学:图画处理技能的根底。
  3、物理:照明体系规划的根底。
  4、机械工程:机器视觉系统最广泛的运用。好的机器视觉系统能更好地为制作业供给更多有利于进步产质量量和出产功率的技能支持。
  机器视觉系统的构成模块
  一个完好的机器视觉系统一般由光学体系(光源、镜头、工业相机)、图画收集单元、图画处理单元、履行机构及人机界面等模块组成,一切功能模块相得益彰,缺一不可。
  照明(光源)
  照明是影响机器视觉系统输入的重要因素,光源体系的规划至关重要,直接关系到输入数据,即图画的质量和运用作用。
  工程师需依据用户需求和产品特性,首要断定有效的照明条件,挑选相应的照明设备,才干保证在此光照条件下生成的图画能突显出用户需求的方针信息特征。
  光源一般分为可见光源和不可见光源,工业上常用的可见光源有LED、卤素灯、荧光灯等;不可见光源首要为近红外光、紫外光、X射线等。
  LED光源是现在运用最多的机器视觉光源,它具有功率高、寿命长、防潮抗震、节能环保等特点,是工程师在规划照明体系时的最佳挑选。
  不可见光源首要用来应对一些特定的需求,如管道焊接工艺的检测,因为不可见光的可穿透性,才干抵达检测点。
  镜头
  镜头是机器视觉系统中的重要组件,其作用是光学成像。
  镜头的首要参数有焦距、景深(DOFDepth of Field)、分辨率、作业间隔、视场(FOVField of View)等。
  景深,是指镜头可以取得最佳图画时,被摄物体离此最佳焦点前后的间隔规模。
  视场,表明摄像头所能观测到的最大规模,通常以视点表明,一般说来,视场越大,观测规模越大。
  作业间隔,是指镜头到被摄物体的间隔,作业间隔越长,本钱越高。
  在规划机器视觉系统时,要挑选参数与用户需求相匹配的镜头。
  工业相机
  在机器视觉系统中工业相机必不可少,它就像人眼相同,用来捕获图画。相机按其感光器的不同,可分为:CCD相机;CMOS 相机。
  CCD相机的本钱较高,但成像质量、成像通透性、色彩的丰富性等较CMOS相机超卓许多。CCD相机按其运用的CCD感光元件可分为线阵式和面阵式两大类。
  线阵相机,是呈线状的,对图画的信息只能以行为单位进行处理,分辨率高,速度快,首要运用于工业、医疗、科研等范畴中,相配套的机器视觉系统上。
  面阵式相机则一次可以取得整幅图画的信息,价格相对廉价。
  图画收集单元
  图画收集单元中最重要的元件是图画收集卡,它是图画收集单元与图画处理单元的接口,用来将收集到的图画进行数字化,并输入、存储到核算机中。
  图画处理单元包含许多图画处理算法。在取得图画后,用这些算法对数字图画进行处理,剖析核算,并输出成果。
  履行机构与人机界面
  在完结图画收集和处理作业之后,需求将图画处理的成果输出,并做出与成果相匹配的动作,如剔废、报警等,并经过人机界面显现出产信息。
  机器视觉系统的原理
  经过光学体系,将需求拍照的方针变换成为图画信号,再将图画信号传送至图画收集卡,并依据像素散布、亮度、色彩等信息,变换成为数字信号。
  图画处理单元对这些数字信号进行有效地运算并取得拍照方针的特征值,然后依据判别的成果来指挥设备进行相对应的动作。
  机器视觉系统的流程 
 
  以安瓿注射剂中异物主动灯检为例,该机器视觉系统的作业流程如下:
  首要,待检的安瓿瓶由机械运送设备运送至检测工位,PLC宣布物体已抵达信号。
  随后,相机(camera and lens)和光源(light source)被触发并同步敞开,对待检安瓿瓶中液体进行图画获取。
  接着,获取到的药液状态图画在图画收集卡(image processing hardware)中进行数字化,并将被数字化的图画存储在核算机中。
  然后,所存储的信息被运到图画处理软件,对数字图画信号进行处理与异物特征剖析,判别液体质量是否符合要求并做出决议计划,如好品GOOD,坏品NOTGOOD
  终究,由操控体系,如PLC指挥某特定设备履行上述决议计划,行将好品和坏品经过不同的输出通道分选开来,并在人机界面上显现相关数据。