1.機器視覺的概念

機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統(tǒng)是指通過機器視覺產(chǎn)品將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，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；圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標(biāo)的特征，進而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。

對一個設(shè)計工程師來說，如何才能知道機器視覺是否適合他的系統(tǒng)呢?盡管最早的最基本的機器視覺系統(tǒng)在20世紀(jì)70年代引入，工業(yè)就將其視為主流應(yīng)用。這就導(dǎo)致設(shè)計工程師要考慮它是否合適他們的應(yīng)用，同時要考慮利用機器視覺檢測的成本與其所能帶來的利潤。

2.機器視覺的組成

機器視覺系統(tǒng)主要包括：照明光源、相機、傳感器、控制邏輯、圖像采集卡、圖像處理軟件以及技術(shù)支持。

 (1)光源--作為輔助成像器件，對成像質(zhì)量的好壞往往能起到至關(guān)重要的作用，各種形狀的LED燈、高頻熒光燈、光纖鹵素?zé)舻榷既菀椎玫健?/p>

 (2)相機和鏡頭也屬于成像器件，通常的視覺系統(tǒng)都是由一套或者多套這樣的成像系統(tǒng)組成，如果有多路相機，可能由圖像采集卡切換來獲取圖像數(shù)據(jù)，也可能由同步控制同時獲取多相機通道的數(shù)據(jù)。根據(jù)應(yīng)用的需要相機可能是輸出標(biāo)準(zhǔn)的單色視頻(RS-170/CClR)、復(fù)合信號(Y/C)、RGB信號，也可能是非標(biāo)準(zhǔn)的逐行掃描號、線掃描信號、高分辨率信號等。

 (3)傳感器--通常以光纖開關(guān)、接近開關(guān)等的形式出現(xiàn)，用以判斷被測對象的位置和狀態(tài)，告知圖像傳感器進行正確的采集。

 (4)圖像采集卡一通常以插入卡的形式安裝在PC中，圖像采集卡的主要工作是把相機輸出的圖像輸送給電腦主機。它將來自相機的模擬或數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成一定格式的圖像數(shù)據(jù)流，同時它可以控制相機的一些參數(shù)，比如觸發(fā)信號，曝光/積分時間，快門速度等。圖像采集卡通常有不同的硬件結(jié)構(gòu)以針對不同類型的相機，同時也有不同的總線形式，比如PCI、PCI64、CompactPCI，PCI04，lSA等。

 (5)控制邏輯---一旦視覺軟件完成圖像分析(除非僅用于監(jiān)控)，緊接著需要和外部單元進行通信以完成對生產(chǎn)過程的控制。簡單的控制可以直接利用部分圖像采集卡自帶的I/O，相對復(fù)雜的邏輯/運動控制則必須依靠附加可編程邏輯控制單元/運動控制卡來實現(xiàn)必要的動作。

 (6)電腦是一個PC式視覺系統(tǒng)的核心，在這里完成圖像數(shù)據(jù)的處理和絕大部分的控制邏輯，對于檢測類型的應(yīng)用，通常都需要較高頻率的CPU，這樣可以減少處理的時間。同時，為了減少工業(yè)現(xiàn)場電磁、振動、灰塵、溫度等的干擾，必須選擇工業(yè)級的電腦。

 (7)視覺處理軟件機器視覺軟件用來完成輸入的圖像數(shù)據(jù)的處理，然后通過一定的運算得出結(jié)果，這個輸出的結(jié)果可能是PASS/FAIL信號、坐標(biāo)位置、字符串等。常見的機器視覺軟件以C/C++圖像庫，ActiveX控件，圖形式編程環(huán)境等形式出現(xiàn)，可以是專用功能的(比如僅僅用于LCD檢測，BGA檢測，模版對準(zhǔn)等)，也可以是通用目的的(包括定位、測量、條碼/字符識別、斑點檢測等)。

上述的7個部分是一個基于PC式的視覺系統(tǒng)的基本組成，在實際的應(yīng)用中針對不同的場合可能會有不同的增加或裁減。

過去一段時間，高復(fù)雜度的產(chǎn)品行業(yè)，比如說半導(dǎo)體行業(yè)和電子行業(yè)，由于它們的復(fù)雜性和小型化，從傳統(tǒng)上推動著機器視覺市場的發(fā)展。如今，所有產(chǎn)業(yè)，包括自動化、制藥、造紙等等都依靠機器視覺系統(tǒng)檢測產(chǎn)品以提高產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)專家們預(yù)言：在未來的20年到50年，機器視覺將成為橫跨所有行業(yè)的通用性技術(shù)，幾乎所有出產(chǎn)的產(chǎn)品部會由機器視覺系統(tǒng)來檢測。