機(jī)器視覺帶你看清智慧工業(yè)

智慧工業(yè)離不開智能制造，智能制造離不開機(jī)器視覺。機(jī)器視覺是近年來發(fā)展迅速的一項(xiàng)新技術(shù)，利用光機(jī)電一體化的手段使機(jī)器具有視覺的功能。機(jī)器視覺為工業(yè)自動(dòng)化打開了“新窗口”。智能制造時(shí)代，機(jī)器視覺發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

機(jī)器視覺讓機(jī)器看懂世界

顧名思義，機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺的應(yīng)用主要表現(xiàn)在四個(gè)方面：

引導(dǎo)和定位：上下料使用機(jī)器視覺來定位，引導(dǎo)機(jī)械手臂準(zhǔn)確抓取。

外觀檢測(cè)：檢測(cè)生產(chǎn)線上產(chǎn)品有無質(zhì)量問題，該環(huán)節(jié)也是取代人工最多的環(huán)節(jié)。

高精度檢測(cè)：有些產(chǎn)品的精密度較高，達(dá)到0.01~0.02m甚至到μm級(jí)，人眼無法檢測(cè)必須使用機(jī)器完成。

識(shí)別：數(shù)據(jù)的追溯和采集，在汽車零部件、食品、藥品等應(yīng)用較多。

以檢測(cè)應(yīng)用為例，簡(jiǎn)單介紹機(jī)器視覺的工作原理。用工業(yè)相機(jī)采集被檢測(cè)器件的圖像，這是機(jī)器視覺最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，為了檢測(cè)出所有需要的特征，需要不斷地調(diào)整光源和相機(jī)的參數(shù)，然后利用專業(yè)的圖像處理軟件將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算，抽取目標(biāo)的待檢測(cè)特征，如顏色、器件表面是否有劃痕、規(guī)格大小是否合格、表面涂料是否均勻等等，然后輸出結(jié)果，反饋到機(jī)械端對(duì)器件進(jìn)行分檢，將不合格器件挑選出來，即圖像獲取、信息處理和完成分揀三個(gè)過程。如圖1所示。

機(jī)器視覺技術(shù)的工作原理

機(jī)器視覺發(fā)展?jié)摿薮?/p>

機(jī)器視覺系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于提高生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)線自動(dòng)化程度。尤其是在一些不適合人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作或人眼難以滿足要求的場(chǎng)合；同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺檢測(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。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，機(jī)器視覺未來市場(chǎng)將會(huì)進(jìn)一步打開。

機(jī)器視覺技術(shù)工業(yè)應(yīng)用

當(dāng)前國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺技術(shù)廣泛應(yīng)用于電子及半導(dǎo)體制造、汽車制造、工業(yè)檢測(cè)、藥品檢測(cè)分裝、食品包裝、印刷檢測(cè)、鐵路及公路檢測(cè)、公共安全、金融、生物醫(yī)學(xué)、娛樂、軍事、化工及科研等領(lǐng)域。而工業(yè)領(lǐng)域毋庸置疑是機(jī)器視覺應(yīng)用比重最大的領(lǐng)域，其重要原因是中國(guó)已經(jīng)成為全球制造業(yè)的加工中心，高要求的零部件加工及其相應(yīng)的先進(jìn)生產(chǎn)線改造，使機(jī)器視覺產(chǎn)品在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用達(dá)到頂峰。

工業(yè)機(jī)器人定位技術(shù)

機(jī)器人的智能化程度影響著整個(gè)工業(yè)演化的進(jìn)程，傳統(tǒng)的機(jī)器人大多是通過示教再現(xiàn)或者預(yù)編程來實(shí)現(xiàn)各種操作，極大地限制了機(jī)器人的應(yīng)用。具有聽覺、機(jī)器視覺及多種傳感器的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，是柔性自動(dòng)化制造技術(shù)中的典范，利用機(jī)器人的視覺控制，不需要預(yù)先對(duì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行示教或離線編程，可節(jié)約大量的編程時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。

讓機(jī)器人像人一樣，有自我意識(shí)：走到什么地方，去抓取什么工件，用多大力度去抓，把工件放置在什么位置進(jìn)行裝配，不是由人類設(shè)定程序控制，而是機(jī)器人自己做。這個(gè)“自我控制”的過程實(shí)際上就是通過機(jī)器視覺技術(shù)讓工業(yè)機(jī)器人有了智力。

工業(yè)在線檢測(cè)系統(tǒng)

機(jī)器視覺在工業(yè)在線檢測(cè)的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域十分活躍，如：印刷電路板的視覺檢查、鋼板表面的自動(dòng)探傷、大型工件平行度和垂直度測(cè)量、容器容積或雜質(zhì)檢測(cè)、機(jī)械零件的自動(dòng)識(shí)別分類和幾何尺寸測(cè)量等。

圖像識(shí)別完成數(shù)據(jù)的追溯和采集

電子標(biāo)簽是近年發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，它采用機(jī)器視覺的識(shí)別技術(shù)，將涉及產(chǎn)品的各種質(zhì)量信息寫入或讀出。例如，在四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體生產(chǎn)線上，主軸承蓋在缸體上的裝配是一個(gè)典型示例。