机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。 它主要由图像采集、图像处理、信息输出三部分组成。用计算机软件模拟人的视觉功能,从客观事物的图像中提取信息、进行处理并最终用于实际定位、识别、检测和测量。
图像采集
图像采集由光源、镜头、相机、视频采集卡四部分组成。
1.光源
光源是机器视觉系统中重要的组件之一,一个合适的光源是机器视觉系统正常运行的必备条件。使用光源的目的是将被测物体与背景尽量明显分别,获得高品质、高对比度的图像。
2.镜头
镜头的作用是光学成像。系统若想完全发挥其功能,镜头必须要能够满足要求才行。决定镜头性能的参数主要有焦距、视场、景深、工作距离、分辨率等。景深,是指镜头能够获得最佳图像时,被摄物体离此最佳焦点前后的距离范围。视场,表示摄像头所能观测到的最大范围,通常以角度表示,视场越大,观测范围越大。工作距离,是指镜头到被摄物体的距离,工作距离越长,成本越高。
3.相机
机器视觉相机的目的是将通过镜头投影到传感器的图像传送到能够储存、分析和显示的机器设备上。按照芯片类型可以分为CCD相机、CMOS相机。CCD和CMOS是现在普遍采用的两种图像工艺技术,它们之间的主要差异在于传送方式的不同(可见一准测量公号上一篇文章)。
4.视频采集卡
视频采集卡是图像采集部分和图像处理部分的接口。采集卡分彩色和黑白两种,彩色输入信号可分为复合信号或RGB分量信号。视频采集卡一般具有以下的功能模块:图像信号的接收与A/D转换模块,负责图像信号的放大与数字化;相机控制输入输出接口,主要负责协调相机进行同步或实现异步重复拍照、定时拍照等;总线接口,负责通过PC机内部总线高速输出数字数据,一般是PCI接口,传输率可高达130Mbps,完全能胜任高精度图像的实时传输,且占用较少的CPU时间。
图像处理
图像处理依托软件算法。软件在将图像数据化后,利用精准的算法分析处理数据。图像处理软件是机器视觉的大脑中枢,企业的竞争是软件的竞争,只有快捷高效精准的软件处理,才能尽量减少数据对硬件的依赖,输出准确的数据。
信息输出
在完成图像采集和处理工作之后,需要将图像处理的结果输出,并做出与结果匹配的动作,如剔废、报警灯,并通过人机界面显示信息或输出具体测量数据。
机器视觉的应用场景
视觉技术的最大优点是与被观测对象无接触,因此对观测与被观测者都不会产生任何损伤,安全可靠。理论上,人眼观察不到的范围机器视觉都可以观察,例如红外线、微波、超声波等,而机器视觉还可利用这方面的传感器件形成红外线、微波、超声波等图像。另外,人眼无法长时间观察,机器视觉则无时间限制,且具有很高的分辨精度和速度。所以,机器视觉应用领域十分广泛。
在智能制造及工业4.0的发展趋势下,机器视觉在很多行业还有相当广泛的应用场景。