什么是机器视觉，它有什么帮助?

人们常常对机器愿景令人困惑，不能为生产线或过程做些什么。了解它的工作原理如何有助于做出关于它将解决应用程序问题的决策。那么究竟是什么机器愿景，它如何工作？

机器视觉是使用一个或多个摄像机自动检查和分析对象，通常在工业或生产环境中。然后获得的数据可以用来控制一个过程或制造活动。典型的应用程序可能在装配线上;在对一个部件执行操作后，触发摄像机来捕获和处理图像。摄像机可以通过编程来检查物体的位置、颜色、大小或形状，或者物体是否在那里。它还可以查看和破译标准或二维矩阵条码，甚至读取打印字符。

产品经过检查后，通常会产生一个信号来决定如何处理它。零件可能被丢弃到一个容器或一个分支输送机，或通过更多的装配操作，通过系统跟踪其检查结果。在任何情况下，机器视觉系统都能比简单的缺席/在场类型传感器提供更多关于对象的信息。

机器视觉的典型用途包括:

• 质量保证
• 机器人/机指导
• 测试和校准
• 实时过程控制
• 数据收集
• 机监控
• 排序/计数。

许多制造商使用自动化机器视觉代替人工检查，因为它更适合重复的检查任务。它更快，更客观，并且持续工作。机器视觉系统每分钟可以检测数百个甚至数千个零件，提供比人工检测更一致、更可靠的检测结果。

通过减少缺陷、提高成品率、促进法规遵从和使用机器视觉跟踪部件，制造商可以节省资金并增加盈利能力。

类似于机器视觉

离散的PhotoEye是工业自动化中最基本的传感器之一;我们称之为“离散”或数字的原因是它只有两个状态：打开或关闭（图1）。

漫射光线背后的主要想法是它发出光束并检测光线是否被一些物体反射。如果对象不存在，则没有光线反射回PhotoEye的接收器。电信号通常24 V，连接到接收器。如果存在对象，则信号开启并且可以在控制系统中使用以使某些事情发生。如果删除对象，则信号将关闭。

图3：机器传感器使用像素数组进行图像。礼貌：Frank Lamb，自动化底漆[/标题]

图3中的一系列图像仅是由相机捕获的图像的一小部分。该区域被认为是特定检查的“感兴趣的区域”。

机器视觉可以使用颜色感测像素，并且通常使用更大的像素阵列。软件工具应用于捕获的图像，以确定彼此的尺寸，边缘位置，移动和组件的相对位置。（图4显示了CCD图像。）

四个主要的视觉系统组成部分

镜头和照明，图像传感器或摄像机，处理器，以及通过物理输入/输出(I/O)连接或其他通信的结果通信方法，是视觉系统的四个主要部分。

镜头捕捉图像并以光的形式呈现给传感器。为了优化视觉系统，相机需要配上合适的镜头。虽然镜头有很多种，但机器视觉应用通常使用固定焦距的镜头。

三个因素是遴选过程的重要组成部分:

1. 的视野
2. 工作距离
3. 相机的传感器尺寸。

有许多不同的方法应用照明的图像。光源的方向、亮度、颜色或波长与目标的颜色相比都是设计机器视觉环境时需要考虑的重要因素。虽然光线是获得好图像的一个重要部分，但还有另外两件事会影响图像得到多少光曝光。镜头有一个叫做光圈的调节装置，光圈的开启或关闭可以让更多或更少的光线进入镜头。结合曝光时间，这决定了在照明应用之前像素阵列上的光量。快门或曝光时间决定了图像在像素阵列上的时间。在机器视觉中，快门是由电子控制的，通常以毫秒为量级。

在捕获图像之后，应用软件工具在分析（预处理）之前应用一些，而另一些用于确定被检查的对象的属性。在预处理阶段，可以将效果应用于图像以锐化边缘，增加对比度或填充空间。这是为了提高其他软件工具的能力。

机器视觉的目标

以下是一些常用的工具，可用于获取目标的信息:

• 像素计数:计算对象中亮像素或暗像素的数量
• 边缘检测:找到对象边缘
• 测量/计量:测量对象的尺寸(如像素、英寸或毫米)
• 模式识别或模板匹配：查找，匹配和/或计数特定模式。这可以包括可以旋转，部分地隐藏的物体的位置，或者尺寸变化。
• 光学字符识别(OCR):自动阅读文本，如序列号
• 条码、数据矩阵和“二维条码”读取:收购各种条形码标准中包含的数据。
• 斑点检测与提取:检查图像中连接像素的离散斑点(如灰色物体中的黑洞)作为图像地标。
• 颜色分析:使用颜色识别使用颜色的零件，产品和物品，评估质量和隔离功能。

在检查中获取数据的目的通常是用来与目标值进行比较，以确定“通过或失败”或“通过/不通过”的结果。例如，使用代码或条形码验证，将读取值与存储的目标值进行比较。测量时，将测量值与适当的值和公差进行比较。

对于字母数字代码验证，将OCR文本值与正确值或目标值进行比较。对于缺陷的检查，缺陷的测量尺寸可以与质量标准允许的最大尺寸相比较。

机器视觉通讯

使用处理器和软件工具提取信息后，可以使用许多标准工业通信协议将信息传送给控制系统。以太网/ IP，PROFINET和MODBUS TCP通常由主要机器视觉系统支持。串行RS232和RS485的协议也很常见。数字I / O通常内置于系统中以进行触发和简单的结果报告。

机器视觉通信标准也可用。

了解机器视觉系统的物理和功能可以帮助资格获得应用程序适用于基于相机的系统。一般来说，无论人类眼睛如何看出，相机都可以看到（有时或多或少），并解密和报告信息可能是棘手的。在系统，照明和技术中使用知识的供应商可以在长期运行中节省大量的时间和金钱。

弗兰克羊肉是自动化咨询有限责任公司的创始人，是自动化底漆，是该协会的一员控制工程编辑顾问委员会。由内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程那《媒体那mhoske@cfemedia.com。

关键词:机器视觉，自动化教程

• 机器视觉基础知识
• 视觉系统组件以及选择的因素
• 单位和通讯机器视觉。

考虑一下这一点

复杂的传感应用程序可能具有更简单的机器视觉系统。

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