· 機(jī)器視覺原理、概念 在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，涉及到各種各樣的檢驗(yàn)、生產(chǎn)監(jiān)視、和零件識別應(yīng)用，例如汽車零配件批量加工的尺寸檢查和自動(dòng)裝配的完整性檢查，電子裝配線的元件自動(dòng)定位，IC上的字符識別等。通常這種帶有高度重復(fù)性和智能性的工作只能由人眼來完成，有些時(shí)候，如微小尺寸的精確快速測量，形狀匹配，顏色辨識等，用人眼根本無法連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行，其它物理量傳感器也難有用武之地。這時(shí)，人們開始考慮用CCD照相機(jī)把圖像抓取到，送入計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ玫膱D像處理模塊，通過數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，來進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別。這樣，就把計(jì)算機(jī)的快速性、可重復(fù)性，與人眼視覺的高度智能化和抽象能力相結(jié)合，由此產(chǎn)生了機(jī)器視覺的概念。與一般意義上的圖像處理系統(tǒng)如多媒體系統(tǒng)相比，機(jī)器視覺強(qiáng)調(diào)的是精度和速度，以及工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下的可靠性。 · 機(jī)器視覺的系統(tǒng)構(gòu)成，分類，開發(fā)手段及主要供應(yīng)商 典型的視覺系統(tǒng)一般包括如下部分：光源，鏡頭，CCD照相機(jī)，圖像處理單元（或圖像捕獲卡），圖像處理軟件，監(jiān)視器，通訊/輸入輸出單元等。視覺系統(tǒng)的輸出并非圖像視頻信號，而是經(jīng)過運(yùn)算處理之后的檢測結(jié)果，如尺寸數(shù)據(jù)。上位機(jī)如PC和PLC實(shí)時(shí)獲得檢測結(jié)果后，指揮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)或I/O系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的控制動(dòng)作，如定位和分類。 從視覺系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境分類，可分為PC-BASED系統(tǒng)和PLC-BASED系統(tǒng)?；赑C的系統(tǒng)利用了其開放性，高度的編程靈活性和良好的Windows界面，同時(shí)系統(tǒng)總體成本較低。PC-Based 系統(tǒng)內(nèi)含高性能圖像捕獲卡,一般可接多個(gè)鏡頭，并提供庫函數(shù)支持。目前世界首屈一指的PC-Based視覺系統(tǒng)廠商是美國Data Translation公司，其MACH系列（如DT3155）和MV系列PCI工業(yè)視覺卡已經(jīng)成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，配套軟件方面，32位SDK for Windows95/98/NT提供C/C++編程用DLL，DT Active Open Layer可視化控件提供VB和VC++下的圖形化編程環(huán)境，DT Vision Foundry則是Windows下的面向?qū)ο蟮臋C(jī)器視覺組態(tài)軟件，用戶可用它快速開發(fā)復(fù)雜高級的應(yīng)用。類似的公司還有美國NI公司，該公司在使機(jī)器視覺和運(yùn)動(dòng)控制功能與其被廣泛應(yīng)用的Labview虛擬儀器軟件相結(jié)合方面做的比較突出。 與美國公司大力發(fā)展PC結(jié)構(gòu)相比，日本和德國公司在PLC-Based系統(tǒng)方面走在前列，在PLC系統(tǒng)中，視覺的作用更像一個(gè)智能化的傳感器，圖像處理單元獨(dú)立于系統(tǒng)，通過串行總線和I/O與PLC交換數(shù)據(jù)。日本松下公司的Image Checker M100/M200系統(tǒng)可說是這方面的代表。該系統(tǒng)利用高速專用ASIC進(jìn)行256級灰度檢測，帶邏輯條件和數(shù)學(xué)運(yùn)算功能。系統(tǒng)軟件固化在圖像處理器中，通過類似于游戲鍵盤的簡單裝置對顯示在監(jiān)視器中的菜單進(jìn)行配?，开发周圃溙，系统可靠性笖]湫亂淮稟110/A210體現(xiàn)了集成化，小型化、高速化、低成本的特點(diǎn)。歐姆龍、Keyence等公司也有類似的系統(tǒng)，但在技術(shù)性能上相對簡單，更適用于做有無判別，形狀匹配等。而德國Siemens公司的智能化PROFIBUS工業(yè)視覺系統(tǒng)SIMATIC VS710提供了一體化的、分布式的高檔圖像處理方案，它將處理器、CCD、I/O集成在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，提供PROFIBUS的聯(lián)網(wǎng)方式或集成的I/O和RS232接口。更重要的，通過PC WINDOWS下的Pro Vision軟件進(jìn)行組態(tài)，VS 710第一次將PC的靈活性，PLC的可靠性、分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，和一體化設(shè)計(jì)結(jié)合在一起，使得西門子在PC和PLC體系之間找到了完美的平衡。 · 機(jī)器視覺的典型應(yīng)用領(lǐng)域和市場現(xiàn)狀 機(jī)器視覺極適用于大批量生產(chǎn)過程中的質(zhì)量檢查，如：零件裝配完整性，裝配尺寸精度，零件加工精度，位置/角度測量，零件識別，特性/字符識別等。其最大的應(yīng)用行業(yè)為：汽車，制藥，電子與電氣，制造，包裝/食品/飲料，醫(yī)學(xué)。如對汽車儀表盤加工精度的檢查，高速貼片機(jī)上對電子元件的快速定位，對管腳數(shù)目的檢查，對IC表面印字符的辨識，膠囊生產(chǎn)中對膠囊壁厚和外觀缺陷的檢查，軸承生產(chǎn)中對滾珠數(shù)量和破損情況的檢查，食品包裝上面對生產(chǎn)日期的辨識，對標(biāo)簽貼放位置的檢查。以及醫(yī)療方面對細(xì)胞數(shù)量和性質(zhì)的判斷。目前，國際上視覺系統(tǒng)的應(yīng)用方興未艾，1998年的市場規(guī)模為46億美元，而在國內(nèi)，工業(yè)視覺系統(tǒng)尚處于概念導(dǎo)入期，各行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)在解決了生產(chǎn)自動(dòng)化的問題以后，已開始將目光轉(zhuǎn)向視覺測量自動(dòng)化方面。 · 機(jī)器視覺與運(yùn)動(dòng)控制，網(wǎng)絡(luò)化等技術(shù)的結(jié)合 視覺系統(tǒng)涉及到光學(xué)和圖像處理算法，本身就是高度專業(yè)化的產(chǎn)品，但在整個(gè)測量控制系統(tǒng)中，必須與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)配合完成位置矯正和進(jìn)給控制，如在高速貼片機(jī)中就必須與4軸伺服控制系統(tǒng)高度配合；另外，生產(chǎn)線上對多工序進(jìn)行同步連續(xù)檢測時(shí)，必須使視覺系統(tǒng)具備分布式聯(lián)網(wǎng)能力。當(dāng)前，機(jī)器視覺與運(yùn)動(dòng)控制，網(wǎng)絡(luò)通訊等先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合正在改變工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的面貌，而同時(shí)具備運(yùn)動(dòng)控制，機(jī)器視覺，網(wǎng)絡(luò)通訊幾方面技術(shù)背景的企業(yè)無疑將走在前列。