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機(jī)器視覺系統(tǒng)構(gòu)成、分類與優(yōu)勢解析

時(shí)間:2024-04-30 17:24:02來源:中國傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語:?機(jī)器視覺技術(shù),是一門涉及人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。機(jī)器視覺主要用計(jì)算機(jī)來模擬人的視覺功能,從客觀事物的圖像中提取信息,進(jìn)行處理并加以理解,最終用于實(shí)際檢測、測量和控制。機(jī)器視覺技術(shù)最大的特點(diǎn)是速度快、信息量大、功能多。

  隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來,機(jī)器視覺智能制造業(yè)領(lǐng)域的作用越來越重要,機(jī)器視覺技術(shù)是如何工作的、它為什么是實(shí)現(xiàn)流程自動(dòng)化和質(zhì)量改進(jìn)的正確選擇等。

  機(jī)器視覺技術(shù),是一門涉及人工智能、神經(jīng)生物學(xué)、心理物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖像處理、模式識(shí)別等諸多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。機(jī)器視覺主要用計(jì)算機(jī)來模擬人的視覺功能,從客觀事物的圖像中提取信息,進(jìn)行處理并加以理解,最終用于實(shí)際檢測、測量和控制。機(jī)器視覺技術(shù)最大的特點(diǎn)是速度快、信息量大、功能多。

  什么是機(jī)器視覺?

  機(jī)器視覺的定義:機(jī)器視覺就是使用光學(xué)非接觸式感應(yīng)設(shè)備自動(dòng)接收并解釋真實(shí)場景的圖像以獲得信息控制機(jī)器或流程。

  機(jī)器視覺就是為了流程控制或檢測所制造的產(chǎn)品而從數(shù)字圖像中自動(dòng)提取信息,看下圖示范:

  

機(jī)器視覺.gif


  ▲ 機(jī)器視覺運(yùn)用圖解

  為了更好地理解機(jī)器視覺,下面,我們以啤酒廠采用的填充液位檢測系統(tǒng)為例來進(jìn)行說明:

  

機(jī)器視覺


  ▲圖1 啤酒瓶填充液位檢驗(yàn)示例

  當(dāng)每個(gè)啤酒瓶移動(dòng)經(jīng)過檢測傳感器時(shí),檢測傳感器將會(huì)觸發(fā)視覺系統(tǒng)發(fā)出頻閃光,拍下啤酒瓶的照片。采集到啤酒瓶的圖像并將圖像保存到內(nèi)存后,視覺軟件將會(huì)處理或分析該圖像,并根據(jù)啤酒瓶的實(shí)際填充液位發(fā)出通過-未通過響應(yīng)。如果視覺系統(tǒng)檢測到一個(gè)啤酒瓶未填充到位,即未通過檢測,視覺系統(tǒng)將會(huì)向轉(zhuǎn)向器發(fā)出信號(hào),將該啤酒瓶從生產(chǎn)線上剔除。操作員可以在顯示屏上查看被剔除的啤酒瓶和持續(xù)的流程統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

  另外,機(jī)器視覺系統(tǒng)還能夠進(jìn)行物品測量,比如確定火花塞間隙或提供位置信息,引導(dǎo)機(jī)器人在制造組裝過程中將元件對位,圖2顯示的例子主要是說明機(jī)器視覺系統(tǒng)如何能夠用于進(jìn)行濾油器(右)通過或未通過檢測,以及測量支架上中心軸頭的寬度(左)。

  

機(jī)器視覺


  ▲圖2 機(jī)器視覺系統(tǒng)能夠在生產(chǎn)線上進(jìn)行實(shí)時(shí)測量和檢驗(yàn),比如加工支架(左)或?yàn)V油器(右)

  在這個(gè)應(yīng)用示例中,填充液位檢驗(yàn)系統(tǒng)僅可提供兩種結(jié)果,這顯示了二進(jìn)制系統(tǒng)的特征:

  1、 如果產(chǎn)品合格,則檢測結(jié)果為“通過”

  2、 如果產(chǎn)品不合格,則檢測結(jié)果為“未通過”。

  機(jī)器視覺的優(yōu)勢究竟有哪些?

  雖然人類視覺最擅長于對復(fù)雜、非結(jié)構(gòu)化的場景進(jìn)行定性解釋,但機(jī)器視覺則憑借速度、精度和可重復(fù)性等優(yōu)勢,擅長于對結(jié)構(gòu)化場景進(jìn)行定量測量,舉例來說,在生產(chǎn)線上,機(jī)器視覺系統(tǒng)每分鐘能夠?qū)?shù)百個(gè)甚至數(shù)千個(gè)元件進(jìn)行檢測。配備適當(dāng)分辨率的相機(jī)和光學(xué)元件后,機(jī)器視覺系統(tǒng)能夠輕松檢驗(yàn)小到人眼無法看到的物品細(xì)節(jié)特征。

  另外,由于消除了檢驗(yàn)系統(tǒng)與被檢驗(yàn)元件之間的直接接觸,機(jī)器視覺還能夠防止元件損壞,也避免了機(jī)械部件磨損的維護(hù)時(shí)間和成本投入。通過減少制造過程中的人工參與,機(jī)器視覺還帶來了額外的安全性和操作優(yōu)勢。此外,機(jī)器視覺還能夠防止?jié)崈羰沂艿饺藶槲廴,也能讓工人免受危險(xiǎn)環(huán)境的威脅。

  機(jī)器視覺系統(tǒng)的分類

  ?智能相機(jī)

  ?基于嵌入式

  ?基于PC

  機(jī)器視覺系統(tǒng)的組成

  ?圖像獲。汗庠、鏡頭、相機(jī)、采集卡、機(jī)械平臺(tái)

  ?圖像處理與分析:工控主機(jī)、圖像處理分析軟件、圖形交互界面。

  ?判決執(zhí)行:電傳單元、機(jī)械單元

  

機(jī)器視覺


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