人類感知外界信息的80%是通過(guò)眼睛獲得的，圖像包含的信息量是巨大的。同樣，機器視覺，被稱作機器人的“眼睛”，爲機器設備感知外界提供便利，使機器具有像人一樣的視覺功能(néng)。在現代工業自動化生産過(guò)程中，機器視覺因爲可以快速獲取大量信息且易于自動處理和設計信息以及加工控制信息集成(chéng)等優點，常被廣泛地用于裝配定位、産品質量檢測、産品識别、産品尺寸測量等方面(miàn)。
機器視覺得以迅速發(fā)展的原因
近些年，工業機器人市場呈爆炸式增長(cháng)勢頭，配備機器視覺的工業機器人在替代或者協助人類工作時，呈現更“智能(néng)化”的特點，“智能(néng)制造”升級轉型大趨勢也把工業機器人與機器視覺更緊密結合起(qǐ)來。
目前機器視覺在中國(guó)的發(fā)展已有十餘個年頭。過(guò)去十年是機器視覺産業在中國(guó)市場發(fā)展最快的十年，經(jīng)過(guò)一定時期的普及與推廣，機器視覺已逐漸爲廣大客戶所熟知，而且應用範圍，也逐漸開(kāi)始擴大，大規模的應用領域由起(qǐ)初的電子、制藥等行業，逐步擴展到包裝、印刷、汽車、運輸、醫療等各大領域。
機器視覺在實際應用中可提高生産的柔性和自動化程度。在一些不适合于人工作業的危險工作環境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺；同時在大批量工業生産過(guò)程中，用人工視覺檢查産品質量效率低且精度不高，用機器視覺檢測方法可以大大提高生産效率和生産的自動化程度。而且機器視覺易于實現信息集成(chéng)，是實現計算機集成(chéng)制造的基礎技術。使用機器視覺五個主要原因：
重複性——機器可以以相同的方法一次一次的完成(chéng)檢測工作而不會感到疲倦。與此相反，人眼每次檢測産品時都(dōu)會有細微的不同，即使産品時完全相同的。
精确性——由于人眼有物理條件的限制，在精确性上機器有明顯的優點。即使人眼依靠放大鏡或顯微鏡來檢測産品，機器仍然會更加精确，因爲它的精度能(néng)夠達到千分之一英寸。
速度——機器能(néng)夠更快的檢測産品。特别是當檢測高速運動的物體時，比如說生産線上，機器能(néng)夠提高生産效率。
客觀性——人眼檢測還(hái)有一個緻命的缺陷，就是情緒帶來的主觀性，檢測結果會随工人心情的好(hǎo)壞産生變化，而機器沒(méi)有喜怒哀樂，檢測的結果自然非常可觀可靠。
成(chéng)本——由于機器比人快，一台自動檢測機器能(néng)夠承擔好(hǎo)幾個人的任務。而且機器不需要停頓、不會生病、能(néng)夠連續工作，所以能(néng)夠極大的提高生産效率。
機器視覺的5個關鍵點
鏡頭
鏡頭相當于人類眼球的存在，它在機器視覺系統中主要負責光束調制，并完成(chéng)信号傳遞。據了解，目前爲止市面(miàn)上大多數的鏡頭都(dōu)能(néng)夠滿足機器視覺應用的需求，但是更專業的機器視覺系統可能(néng)需要定制的鏡頭和塗層。幸運的是，許多具有内部生産能(néng)力的鏡頭制造商，已經(jīng)準備好(hǎo)定制鏡頭來滿足這(zhè)些應用需求。當然，這(zhè)些定制鏡頭會比較昂貴，因此它們通常僅用于那些對(duì)成(chéng)本不敏感的特定成(chéng)像系統中(例如軍事(shì)應用)，或是大批量消費産品的生産線中。
光源
在機器視覺系統中,獲得一張高質量的可處理的圖像是至關重要。圖像質量好(hǎo)，特征明顯很重要，而一個合适的光源可以使需要尋找的特征非常明顯，除了是攝像頭能(néng)夠拍攝到部件外，好(hǎo)的光源應該能(néng)夠産生最大的對(duì)比度、亮度足夠且對(duì)部件的位置變化不敏感。光源選擇好(hǎo)了，剩下來的工作就容易多了。具體的光源選取方法還(hái)在于試驗的實踐經(jīng)驗。
工業相機
工業相機作爲機器視覺系統中的核心部件，對(duì)于機器視覺系統的重要性是不言而喻的。在選擇一款工業數字相機時，物體成(chéng)像的速度必須充分考慮好(hǎo)。比如針對(duì)沒(méi)有移動、靜止或緩慢移動、快速移動等不同模式下物體，對(duì)象的移動速度不同，在選取工業相機時，就需要考慮除了在曝光時間當中處于工業相機當中的運動對(duì)象數量，還(hái)需要考慮物體上能(néng)用一個像素表征的最小特征，也就是對(duì)象分辨率，在采集運動物體的圖像的拇指規則就是曝光必須發(fā)生在采集物體移動量小于一個像素的時間内。
圖像采集卡
雖然圖像采集卡隻是完整的機器視覺系統的一個部件，但是它扮演一個非常重要的角色，直接決定了攝像頭的接口：黑白、彩色、模拟、數字等。比較典型的有PCI采集卡、1394采集卡、VGA采集卡和GigE千兆網采集卡。這(zhè)些采集卡中有的内置多路開(kāi)關，可以連接多個攝像機，同時抓拍多路信息。
機器視覺軟件
機器視覺軟件是機器視覺系統中自動化處理的關鍵部件，根據具體應用需求，對(duì)軟件包進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，可自動完成(chéng)對(duì)圖像采集、顯示、存儲和處理。通過(guò)前期傳送給專用的圖像處理軟件，根據像素分布和亮度、顔色等信息，轉變成(chéng)數字化信号;機器視覺軟件再對(duì)這(zhè)些信号進(jìn)行各種(zhǒng)運算來抽取目标的特征，進(jìn)而根據判别的結果來控制現場的設備動作。
國(guó)内外機器視覺行業現狀
機器視覺發(fā)展至今，早已不是單一的應用産品。機器視覺的軟硬件産品已逐漸成(chéng)爲生産制造各個階段的必要部分，這(zhè)就對(duì)系統的集成(chéng)性提出了更高的要求。工業自動化企業要求能(néng)夠與測試或控制系統協同工作的一體化工業自動化系統，而非獨立的視覺應用。在現代自動化生産過(guò)程中，人們將(jiāng)機器視覺系統廣泛地用于工況監視、成(chéng)品檢驗和質量控制等領域。
國(guó)際市場上機器視覺行業的發(fā)展相對(duì)成(chéng)熟，國(guó)外機器視覺産品的主要廠商如日本基恩士、康耐視、NI等都(dōu)已經(jīng)建立起(qǐ)相對(duì)完整的從上遊零部件生産到下遊系統集成(chéng)的業務鏈，除此之外，邦納、達爾薩、Euresys 也是國(guó)際知名的零部件生産商。
在國(guó)内市場上，機器視覺行業尚處于成(chéng)長(cháng)階段，00年代初開(kāi)始起(qǐ)步，目前在關鍵零部件上多爲進(jìn)口，近幾年才湧現出了一批集軟件開(kāi)發(fā)與系統集成(chéng)于一身的整機廠商。目前國(guó)内的零部件廠商有奧普特（OPT）、沃德普、維視圖像、淩雲光子等，從事(shì)軟件開(kāi)發(fā)的企業主要是大恒圖像和淩雲光子，而整機的生産則主要集中在大恒圖像。
據統計，2017年，全球機器視覺系統及部件市場規模達到51.8億美元。國(guó)内機器視覺行業市場規模也一路上漲，在2017年達到42億；從長(cháng)遠的潛在市場規模來看，當前隻有5%的潛在用戶使用了機器視覺，也就是還(hái)有95%的潛在用戶需要但還(hái)沒(méi)有用上機器視覺，全部潛力發(fā)揮出來後(hòu)，全球的機器視覺市場可達到1200億美元。
據調查，中國(guó)的國(guó)際機器視覺品牌近200家，中國(guó)自己的機器視覺企業208家，而機器視覺産品代理商超過(guò)300家，專業的機器視覺系統集成(chéng)商超過(guò)70家。
機器視覺企業四大升級要素
面(miàn)對(duì)如此龐大的市場，國(guó)内機器視覺遇到的挑戰并不小，而行業技術的升級更顯得尤爲必要了。爲順應行業發(fā)展趨勢，國(guó)内的機器視覺技術就需要通過(guò)以下四大要素來升級。
一、系統操作簡單方便
技術參數簡單化、處理技術方便化，是系統操作最爲關鍵也是核心的要素。機器視覺技術雖然屬于高科技技術，在運作過(guò)程中，還(hái)需要依靠不斷調整各種(zhǒng)參數來達到最好(hǎo)的效果。但是目前來說，操作人員大都(dōu)技術水平有限。因此，系統簡化是大多數客戶的較價格與質量之後(hòu)的基本需求，而系統簡化主要包括的是檢測操作的簡化與圖像處理的簡化。
二、系統長(cháng)期可維護性
一個好(hǎo)的系統不僅要考慮使用性還(hái)應考慮其在長(cháng)期運做中的可維護性，機器視覺技術的穩定性、可靠性足以使系統在實際應用中，更好(hǎo)的發(fā)揮功能(néng)優勢，提供有力的技術支持。
三、檢測技術穩定可靠
在工業生産過(guò)程中，由于被測物體的多樣化以及機械的誤差影響，使得整個檢測過(guò)程很難是維持在平穩的狀态。因此，這(zhè)就需要機器視覺技術有很高的穩定性，從光源照明、圖像采集到圖像存儲與處理都(dōu)要有可以在任何環境下持續運作的适應能(néng)力，同時，還(hái)要盡量能(néng)采集到突出檢測對(duì)象的圖像，這(zhè)樣才能(néng)給出最爲穩定、準确、清晰的檢測結果，才能(néng)爲生産或質檢工作提供技術支持。
四、系統性價比值高
在保障質量的基礎上，客戶最爲關心的莫過(guò)于價格問題。機器視覺技術不斷升級本是件對(duì)客戶有益的事(shì)，但如果隻是一味的使用昂貴的部件，就會造成(chéng)價格的大幅提升，對(duì)于大部分的用戶來說，無疑增添了負擔。性能(néng)好(hǎo)、價格低的系統才是能(néng)滿足最基本需求的，因此性價比是衡量一個系統的重要标志，也是客戶選擇産品最重要的指标之一。
中國(guó)是世界的制造工廠，目前全球幾乎所有的知名企業都(dōu)把生産工廠放在中國(guó)，機器人作業代替人員操作已成(chéng)爲市場優勝劣汰的必然選擇。機器視覺産業在中國(guó)有着非常廣闊而光明的前景，也使中國(guó)機器視覺市場成(chéng)爲全球機器視覺企業的競争焦點，因此我們要抓住時機，不斷引進(jìn)提升各項高新技術，促進(jìn)行業的快速發(fā)展。
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