深入了解机械人视觉系统事情原理及其应用

人类想要实现一系列的基本运动，如生活、事情、学习就须依靠自身的器官，除脑以外，Z重要的就是我们的眼睛了，（工业）机械人也不例外，要完成正常的生产任务，没有一套完善的，的视觉系统是很难想象的。

机械视觉系统就是利用机械取代人眼来作种种丈量和判断。它是盘算科的一个重要分支，它综合了光学、机械、电子、盘算机软硬件等方面的技术，涉及到盘算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。图像处理和模式识别等技术的快速生长，也大大地推动了机械视觉的生长。

了解机械人视觉系统

一般来说，机械视觉系统包括了照明系统、镜头、摄像系统和图像处理系统。关于每一个应用，我们都需要考虑系统的运行速度和图像的处理速度、使用彩色照旧黑白摄像机、检测目标的尺寸照旧检测目标有无缺陷、视场需要多大、区分率需要多高、比照度需要多大等。

从功效上来看，典范的机械视觉系统可以分为：图像收罗部分、图像处理部分和运动控制部分。

1、非接触丈量，关于视察者与被视察者都不会爆发任何损伤，从而提高系统的可靠性。

2、具有较宽的光谱响应规模，例如使用人眼看不见的红外丈量，扩展了人眼的视觉规模。

3、长时间稳定事情，人类无法长时间对同一工具进行视察，而机械视觉则可以长时间地作丈量、剖析和识别任务。

4、机械视觉系统的应用领域越来越广泛。在工业、农业、国防、交通、医疗、金融甚至体育、娱乐等等行业都获得了广泛的应用，可以说已经深入到我们的生活、生产和事情的方方面面。

一、系统组成

视觉系统的设计分为软件设计和硬件设计两大部分。

（一）视觉系统的硬件设计

视觉系统的硬件主要由镜头、摄像机、图像收罗卡、输入输出单位、控制装置组成。

一套视觉系统的优劣则划分取决于摄像机像素的崎岖，硬件质量的优劣，更重要的是各个部件间的相互配合和合理使用。

（二）视觉系统的软件设计

视觉系统的软件设计是一个庞大的课题，要考虑到程序设计的Z优化，还要考虑到算法的U效性，及其能否实现，在软件设计的历程中要考虑到可能泛起的问题。

视觉系统的软件设计完成还要对其鲁棒性进行检测和提高，以适应庞大的外部情况。

二、事情原理

机械人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理两部分，而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟-数字转换器和帧存储器等组成；等耸泳跬ü泳醮衅骰袢∏榭龅亩维图像，并通过视觉处理器进行剖析息争释，进而转换为符号，让机械人能够辨识物体，并确定其位置。

三、应用领域

工业机械视觉难点在于精度和速度，要求都在毫米级，且工业领域工业机械人抓手的变换是在三维空间内。凭据功效差别，机械人视觉可分为视觉检验和视觉引导两种。

主要的应用领域包括：

1）触摸屏

随着技术的生长，人们对电子产品交互体验的要求越来越高，触摸屏作为新一代的电子产品输入设备正逐步成为平板电脑、手机、电子书、GPS、游戏机等设备的新宠。触摸屏生产工艺庞大，从上游的ITO玻璃镀膜、光刻、IC组件加工，到中游的触摸屏模组贴合、丝网印刷、切割，再到下游的触摸屏模组贴合、盖板玻璃检测，都对工艺提出更高的要求，使机械视觉技术成为相关环节生产和质量检测的须要技术。

2）FPD

FPD（Flat Panel Display）行业包括LCD、LED、OLED等多种显示设备，种种技术工艺流程都很是庞大，其中LCD是目今Z主要的显示技术。FPD行业对生产效率和产品品质有极高的要求，机械视觉技术作为非接触、精度高、高速度的生产，检测能力成为的技术手段。过去端的ITO玻璃检测、背光模组检测，到Cell贴合、LCD模组的COG设备、对位贴合、切割机、飞针检测设备等，机械视觉技术的应用提高了设备厂商的焦点竞争力。

3）激光加工

技工加工是一种应用广泛的工业加工技术，利用对激光器的运动控制，实现精度高的打标、切割、镌刻、焊接等功效，随着激光加工的工艺升级，古板技术已经不可满足工业加工对精度高高速度的要求。这使机械视觉技术与激光技术开始融合，同时视觉的定位和引导实现精度高加工，降低了对高本钱精密卡具的需求，提升设备精度，降低加工本钱。

4）太阳能

太阳能作为Z有价值的未来绿色能源之一，是 重点生长的行业领域。短期相对的产能过剩对太阳能电池生产设备提出更高的要求，从硅锭、硅片纯度、到加工镀膜历程的质量控制，都会银杏Z后太阳能电池片的光电装换效率，高质量的产线能够减低废品率，从而降低生产能耗与太阳能电池片产出比，使太阳能成为真正的清洁能源。在太阳能电池片生产历程中，通过机械视觉定位、丈量、检测等技术可大大提高制品率，降低生产本钱。

5）半导体

半导体技术是现代信息工业的基本，也是机械视觉技术Z早的起源地。上世纪90年代，欧美半导体企业在半导体行业中应用图像技术，使其厥后逐步生长成为今天的机械视觉技术，并成为半导体工业的要害技术。同时半导体工业规模庞大，行业摩尔效应为行业工艺不绝提出挑战，也对其生产设备中的机械视觉的要求不绝提高。

6）PCB

印制电路板PCB（Printed Circuit Board）板是电子信息产品主要的产品载体，在PCB行业生长相对成熟的今天，行业竞争猛烈，对性能高设备的综合制造能力的要求越来越高。随着多层板、挠性板、刚挠板等PCB制造技术的生长，对PCB生产工艺提出了更高的要求。在PCB板制造历程中机械视觉技术获得广泛应用，在菲林AOI、PCB AOI、PCB AVI、内层板AXI、PCB丝网印刷、自动曝光机、SPI、打孔机等设备中，机械视觉定位、检测等视觉技术可实现快速、精准的质量检测和历程，提高产品质量和生产效率，是设备性能提升的可靠包管。

7）SMT

外貌贴装技术SMT（Surface Mount Technology）行业是继PCB后又一重点电子信息工业，也是中国机械视觉设备商的起源地，电子元器件小型化、器件贴装高密度化、器件管脚阵列庞大化和多样化都给现代SMT设备提出更高的要求。通过运用机械视觉视觉定位、丈量、检测检测技术，提升SMT设备生产效率、提高贴装精度、提升连续贴装事情稳定性。助力SMT行业的设备升级和技术提高。

8）机械人与工厂自动化

工业机械人是面向工业领域的多枢纽机械手或多自由度的机械人，在工业生产中替代人工执行枯燥、频繁、长时间作业，或是危险、卑劣情况下的作业，如冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序，是现代工厂的自动化水平的重要标记；等擞胧泳跫际踅岷，能完成更精准的组装、焊接、处理、搬运等事情。

9）制药

药品的生产和加工历程是很是严格的治理历程，任何微小的过失都有可能造成严重的结果。通过机械视觉手段实现对药品生产历程的质量控制和治理控制，提升药品质量和包装质量，包管患者的生命。

10）物流

现代工业生产流程治理是现代化生产效率和性的体现，通过对条码和字符的识别和跟踪，能够形成原质料器件、产制品、包装箱、产品垛之间的一一对应，使现代生产具备可治理、可追溯型。关于工业品的生产工业治理和器件追溯，关于食品饮料避免串货和追溯，汽车行业的零部件追溯有着很是重要的应用意义。

11）汽车

汽车行业作为一个自动化水平比较高的高科技行业，许多的自动化技术已经乐成的运用到该行业各个生产流程中。在汽车制造的许多环节已经做到了无人化操作，这样就要求有一种可靠的检测技术去验证每一次装配的正确性及装配部件的及格性；凳泳跫际跻云淦嫣氐募际跤攀瞥晌远觳庀低车 ；凳泳跻丫还惴旱挠τ糜谄瞪圃斓母鞲龌方，例如汽车零部件的尺寸及外观质量检测，自动装配正确性的检测。以前古板的检测方法泯灭大宗人力，并且容易受到工人主观情绪及自身技术水平的影响，不可包管很高的检验及格率。许多汽车制造厂家开始实验使用机械视觉检测来替代古板的检测方法，并取得了良好的效果。

12）OCR

光学字符识别OCR（Optical Character Recognition）在许多行业中，好比印刷包装、物流行业，大宗涉及印刷质量检查、包装质量检查以及产品包装上的条码检查和字符识别等环节。这些应用的配合特点是，连续大批量生产、对外观质量的要求高，具有高度重复性和智能性。利用机械视觉的精度、速度以及工业情况下的可靠性，来进行字符识别、条码识别实现生产历程中自动 的丈量、检查和辨识。

古板制造业面临新的推翻，转型升级将给中国自动化行业带来巨大的市场机缘。而机械视觉作为自动化界高智能化产品，未来具有巨大的生长潜力。

中国的电子制造和代工厂商已往几年正在采购大宗自动化设备取代人工，以应对中国愈演愈烈的缺工现象，未来几年这一现象将抵达热潮。自动化换装热潮将在未来2-3年内到来，必将为机械视觉产品在该行业的应用带来新的增长点。