機(ji)器視(shi)覺，就是用(yong)機(ji)器代替(ti)人眼來做測(ce)量和判(pan)斷。機(ji)器視(shi)覺系統是指通過機(ji)器視(shi)覺產(chan)品(即圖(tu)(tu)像(xiang)攝取裝置，分 CMOS 和CCD 兩種(zhong))將被攝取目(mu)標(biao)轉換(huan)成圖(tu)(tu)像(xiang)信(xin)號(hao)(hao)，傳送給(gei)專用(yong)的圖(tu)(tu)像(xiang)處(chu)理系統，根據(ju)像(xiang)素分布和亮度、顏色等信(xin)息，轉變成數字化信(xin)號(hao)(hao);圖(tu)(tu)像(xiang)系統對這些信(xin)號(hao)(hao)進(jin)行各(ge)種(zhong)運算來抽取目(mu)標(biao)的特征，進(jin)而根據(ju)判(pan)別的結果來控制(zhi)現場的設備動(dong)作(zuo)。

視覺系統組成部分：

       1.照明光源2.鏡頭3.工業(ye)攝像機4.圖像采(cai)集/處理(li)卡5.圖像處理(li)系統6.其它(ta)外部設備

一、相機篇

       工業相機又俗稱攝像機，相比于傳統的民用相機(攝像機)而言，它具有高的圖像穩定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等，目前市面上工業相機大多是基于CCD(Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相機。其中，CCD是目(mu)前(qian)機器(qi)(qi)(qi)(qi)視覺最為(wei)常(chang)用(yong)的(de)圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)。它(ta)集(ji)光(guang)電(dian)(dian)轉(zhuan)(zhuan)換及(ji)(ji)電(dian)(dian)荷(he)存貯、電(dian)(dian)荷(he)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)(yi)、信(xin)(xin)號(hao)(hao)讀取于一(yi)體(ti)，是典型的(de)固體(ti)成(cheng)像(xiang)器(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)。CCD的(de)突(tu)出特(te)點(dian)(dian)是以(yi)(yi)電(dian)(dian)荷(he)作為(wei)信(xin)(xin)號(hao)(hao)，而不同(tong)于其它(ta)器(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)是以(yi)(yi)電(dian)(dian)流或者電(dian)(dian)壓(ya)為(wei)信(xin)(xin)號(hao)(hao)。這類成(cheng)像(xiang)器(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)通過光(guang)電(dian)(dian)轉(zhuan)(zhuan)換形成(cheng)電(dian)(dian)荷(he)包(bao)，而后(hou)在(zai)驅動脈沖(chong)的(de)作用(yong)下轉(zhuan)(zhuan)移(yi)(yi)、放大(da)(da)輸出圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)信(xin)(xin)號(hao)(hao)。典型的(de)CCD相(xiang)機由光(guang)學(xue)鏡頭(tou)、時序(xu)及(ji)(ji)同(tong)步(bu)信(xin)(xin)號(hao)(hao)發生器(qi)(qi)(qi)(qi)、垂(chui)直驅動器(qi)(qi)(qi)(qi)、模擬/數(shu)字信(xin)(xin)號(hao)(hao)處理電(dian)(dian)路組成(cheng)。CCD作為(wei)一(yi)種功能器(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)，與真空管相(xiang)比，具有(you)無(wu)灼傷、無(wu)滯后(hou)、低(di)電(dian)(dian)壓(ya)工(gong)作、低(di)功耗等優(you)點(dian)(dian)。CMOS圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)開發則最早出現在(zai)20世紀(ji)70 年代初，90 年代初期，隨著(zhu)超大(da)(da)規模集(ji)成(cheng)電(dian)(dian)路 (VLSI) 制造(zao)工(gong)藝(yi)技(ji)術的(de)發展，CMOS圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)得到迅速發展。CMOS圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)將光(guang)敏元陣列、圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)信(xin)(xin)號(hao)(hao)放大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)、信(xin)(xin)號(hao)(hao)讀取電(dian)(dian)路、模數(shu)轉(zhuan)(zhuan)換電(dian)(dian)路、圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)信(xin)(xin)號(hao)(hao)處理器(qi)(qi)(qi)(qi)及(ji)(ji)控制器(qi)(qi)(qi)(qi)集(ji)成(cheng)在(zai)一(yi)塊芯片(pian)上，還具有(you)局部像(xiang)素的(de)編程(cheng)隨機訪問的(de)優(you)點(dian)(dian)。目(mu)前(qian)，CMOS圖(tu)(tu)(tu)像(xiang)傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)以(yi)(yi)其良好的(de)集(ji)成(cheng)性、低(di)功耗、高速傳輸和(he)寬動態范圍等特(te)點(dian)(dian)在(zai)高分(fen)辨率和(he)高速場合得到了(le)廣泛的(de)應用(yong)。

分類：

· 任何東西一定(ding)有它(ta)自己的(de)分類標準(zhun)，工業(ye)相機也(ye)不(bu)例外。

· 按照芯片類型可(ke)以分為CCD相(xiang)機、CMOS相(xiang)機;

· 按照傳感器的結構特性可(ke)以分為線陣相機(ji)、面陣相機(ji); 

· 按照掃(sao)描(miao)方式可(ke)以分為(wei)隔行掃(sao)描(miao)相機(ji)、逐行掃(sao)描(miao)相機(ji);

· 按(an)照分(fen)辨率(lv)(lv)大小可以分(fen)為普通分(fen)辨率(lv)(lv)相機、高分(fen)辨率(lv)(lv)相機;

· 按照(zhao)輸出信號方式可(ke)以(yi)分為(wei)模擬相機、數(shu)字相機;

· 按照(zhao)輸出色彩可以分(fen)為(wei)單色(黑白)相機(ji)、彩色相機(ji);

· 按照(zhao)輸出信號速(su)度可以(yi)分為(wei)普通(tong)速(su)度相機、高(gao)速(su)相機;

· 按照響應(ying)頻率范圍可以分為可見(jian)光(普通)相機(ji)、紅外相機(ji)、紫外相機(ji)等。

區別：

       1、性能穩定可靠易于安裝，相機結構緊湊結實不易損壞，連續工作時間長，可在較差的環境下使用，一般的數碼相機是做不到這些的。例如：讓民用數碼相機一天工作24小時或連續工作幾天肯定會受不了的。2、快門時間非常短，可以抓拍高速運動的物體。例如，把名片貼在電風扇扇葉上，以最大速度旋轉，設置合適的快門時間，用工業相機抓拍一張圖像，仍能夠清晰辨別名片上的字體。用普通的相機來抓拍，是不可能達到同樣效果的。3、圖像傳感器是逐行掃描的，而普通的相機的圖像傳感器是隔行掃描的， 逐行掃描的圖像傳感器生產工藝比較復雜，成品率低，出貨量少，世界上只有少數公司能夠提供這類產品，例如Dalsa、Sony，而且價格昂貴。4、幀率遠遠高于普通相機。工業相機每秒可以拍攝十幅到幾百幅圖片，而普通相機只能拍攝2-3幅圖像，相差較大。5、輸出是裸數據(raw data)，其(qi)光譜范(fan)圍也往往比(bi)較寬(kuan)，比(bi)較適(shi)合(he)進行高質量的(de)圖(tu)像(xiang)處理算法，例如機器視覺(jue)(Machine Vision)應用(yong)。而普(pu)通相(xiang)機拍攝的(de)圖(tu)片，其(qi)光譜范(fan)圍只適(shi)合(he)人眼視覺(jue)，并且經(jing)過了mjpeg壓縮，圖(tu)像(xiang)質量較差，不(bu)利于分析(xi)處理。6、相(xiang)對普(pu)通相(xiang)機(DSC)來說價格較貴(gui)。

如何選擇：

       1、根據應用的不同分別選用CCD或CMOS相機CCD工業相機主要應用在運動物體的圖像提取，如貼片機機器視覺，當然隨著CMOS技術的發展，許多貼片機也在選用CMOS工業相機。用在視覺自動檢查的方案或行業中一般用CCD工業相機比較多。CMOS工業相機由成本低，功耗低也應用越來越廣泛。2、分辨率的選擇首先考慮待觀察或待測量物體的精度，根據精度選擇分辨率。相機像素精度=單方向視野范圍大小/相機單方向分辨率。則相機單方向分辨率=單方向視野范圍大小/理論精度。若單視野為5mm長，理論精度為0.02mm，則單方向分辨率=5/0.02=250。然而為增加系統穩定性，不會只用一個像素單位對應一個測量/觀察精度值，一般可以選擇倍數4或更高。這樣該相機需求單方向分辨率為1000，選用130萬像素已經足夠。其次看工業相機的輸出，若是體式觀察或機器軟件分析識別 ，分辨率高是有幫助的;若是VGA輸出或USB輸出，在顯示器上觀察，則還依賴于顯示器的分辨率，工業相機的分辨率再高，顯示器分辨率不夠，也是沒有意義的;利用存儲卡或拍照功能，工業相機的分辨率高也是有幫助的。3、與鏡頭的匹配傳感器芯片尺寸需要小于或等于鏡頭尺寸，C或CS安裝座也要匹配(或者增加轉接口)。4、相機幀數選擇當被測物體有運動要求時，要選擇幀數高的工業相機。但一般來說分辨率越高，幀數越低。

二、鏡頭篇

       鏡頭的(de)基本功能就是實(shi)現光(guang)束變換(調制)，在機(ji)器(qi)視覺(jue)系統(tong)中(zhong)，鏡頭的(de)主(zhu)要(yao)作(zuo)用(yong)是將成(cheng)像(xiang)目(mu)標在圖像(xiang)傳(chuan)感器(qi)的(de)光(guang)敏(min)面上。鏡頭的(de)質量直(zhi)影(ying)響到機(ji)器(qi)視覺(jue)系統(tong)的(de)整體性能，合理地選擇和安(an)裝鏡頭，是機(ji)器(qi)視覺(jue)系統(tong)設計的(de)重要(yao)環節。

基礎知識：

       1、鏡頭匹配大家如何選擇合適鏡頭，鏡頭選配時需要選擇與攝像機接口和CCD的尺寸相匹配的鏡頭。鏡頭C和CS的接口方式占主流。小型的安防用的CS接口攝像機得到普及、FA行業則大部分是C接口的攝像機與鏡頭的組合。對應的CCD尺寸、市場上一般根據用途使用2/3寸到1/3寸的產品。2、互換性C接口鏡頭可以與C接口攝像機、CS接口攝像機互用;CS接口鏡頭不可以應用在C接口攝像機，只可以應用在CS接口攝像機。3、KERARE攝像機如果使用配備小CCD尺寸的鏡頭，那么周邊沒有攝取到圖像的部分呈現出黑色，我們稱其為KERARE。4、鏡頭的作用：將折射率不同的各種硝材通過研磨，加工成高精度的曲面、把這些鏡頭進行組合，就是設計鏡頭。從伽利略時代開始使用的普遍技術是其基本原理。為得到更清晰的圖像，一直在研究開發試制新的硝材和非球面鏡片。

三、光源篇LED光源、鹵素燈(光纖光源)、高頻熒光燈。目前LED光源最常用，主要有如下幾個特點：

· 可制(zhi)成各種(zhong)形狀、尺寸及各種(zhong)照射角(jiao)度;

· 可根據需要制(zhi)成各種顏色(se)，并可以隨時調節亮度;

· 通(tong)過散熱裝(zhuang)置，散熱效果更(geng)好，光亮(liang)度更(geng)穩定; 

· 使用壽(shou)命長(chang);

· 反應快捷，可在10微秒或更短的時(shi)間內達到最大亮度(du);

· 電源(yuan)帶有外觸(chu)發(fa)，可以(yi)通過計算機控制，起動速度快，可以(yi)用作頻閃燈;

· 運行(xing)成本低、壽命長的(de)LED，會(hui)在綜合成本和性能方面體現出更大(da)的(de)優(you)勢;

· 可根據客(ke)戶的需要，進(jin)行特殊設計。

LED光源按形狀通常可分為以下幾類：

       1、環形光源環形光源提供不同照射角度、不同顏色組合，更能突出物體的三維信息;高密度LED陣列，高亮度;多種緊湊設計，節省安裝空間;解決對角照射陰影問題;可選配漫射板導光，光線均勻擴散。應用領域:PCB基板檢測，IC元件檢測，顯微鏡照明，液晶校正，塑膠容器檢測，集成電路印字檢查。2、背光源用高密度LED陣列面提供高強度背光照明，能突出物體。的外形輪廓特征，尤其適合作為顯微鏡的載物臺。紅白兩用背光源、紅藍多用背光源，能調配出不同顏色，滿足不同被測物多色要求。應用領域:機械零件尺寸的測量，電子元件、IC的外型檢測，膠片污點檢測，透明物體劃痕檢測等。3、條形光源條形光源是較大方形結構被測物的首選光源;顏色可根據需求搭配，自由組合;照射角度與安裝隨意可調。應用領域:金屬表面檢查，圖像掃描，表面裂縫檢測，LCD面板檢測等。4、同軸光源同軸光源可以消除物體表面不平整引起的陰影，從而減少干擾;部分采用分光鏡設計，減少光損失，提高成像清晰度，均勻照射物體表面。應用領域:系列光源最適宜用于反射度極高的物體，如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測，芯片和硅晶片的破損檢測，Mark點定位，包裝條碼識別。5、AOI專用光源不同角度的三色光照明，照射凸顯焊錫三維信息;外加漫射板導光，減少反光;不同角度組合;應用領域:用于電路板焊錫檢測。6、球積分光源具有積分效果的半球面內壁，均勻反射從底部360度發射出的光線，使整個圖像的照度十分均勻。應用領域:合于曲面，表面凹凸，弧形表面檢測，或金屬、玻璃表面反光較強的物體表面檢測。7、線形光源超高亮度，采用柱面透鏡聚光，適用于各種流水線連續檢測場合。應用領域:陣相機照明專用，AOI專用。8、點光源大功率LED，體積小，發光強度高;光纖鹵素燈的替代品，尤其適合作為鏡頭的同軸光源等;高效散熱裝置，大大提高光源的使用壽命。應用領域:適合遠心鏡頭使用，用于芯片檢測，Mark點定位，晶片及液晶玻璃底基校正。9、組合條形光源四邊配置條形光，每邊照明獨立可控;可根據被測物要求調整所需照明角度，適用性廣。應用案例:CB基板檢測，IC元件檢測，焊錫檢查，Mark點定位，顯微鏡照明，包裝條碼照明，球形物體照明等。10、對位光源對位速度快;視場大;精度高;體積小，便于檢測集成;亮度高，可選配輔助環形光源。應用領域:VA系列光源是全自動電路板印刷機對位的專用光源。

四、光源的選型

1、前提信息（1）檢測內容外觀(guan)檢查、OCR、尺寸測定、定位(wei)（2）對象物

· 想(xiang)看什么?(異物、傷痕(hen)、缺損(sun)、標識、形狀等)

· 表面(mian)狀態(tai)(鏡面(mian)、糙(cao)面(mian)、曲面(mian)、平面(mian))

· 立體?平面(mian)?

· 材質、表面顏色(se)

· 視野范圍? 

· 動態還(huan)是(shi)靜態(相機快(kuai)門速度(du))

（3）限制(zhi)條件

· 工作(zuo)距(ju)離(鏡頭下(xia)端到被測物表面距(ju)離)

· 設置條(tiao)件(照(zhao)明的大小、照(zhao)明下端到被測物表面(mian)的距(ju)離、反射型or透射型)

· 周圍環境(溫度(du)、外亂光(guang))

· 相機的種類，面陣or線(xian)陣

2、簡單的預備知識：（

1）.因材質和厚度不同、對(dui)(dui)光的(de)(de)透(tou)(tou)過(guo)特性(透(tou)(tou)明(ming)度)各(ge)異。（2）.光根拠(ju)其波(bo)長(chang)(chang)(chang)之長(chang)(chang)(chang)短、對(dui)(dui)物(wu)質的(de)(de)穿(chuan)(chuan)透(tou)(tou)能(neng)力(穿(chuan)(chuan)透(tou)(tou)率)各(ge)異。（3）.光的(de)(de)波(bo)長(chang)(chang)(chang)越長(chang)(chang)(chang)、對(dui)(dui)物(wu)質的(de)(de)透(tou)(tou)過(guo)力越強，光的(de)(de)波(bo)長(chang)(chang)(chang)越短、在物(wu)質表面的(de)(de)拡(kuo)散(san)率越大(da)。（4）.透(tou)(tou)射照明(ming)、即是使光線透(tou)(tou)射對(dui)(dui)象物(wu)、并(bing)觀察其透(tou)(tou)過(guo)光之照明(ming)手法。

3、光源：

a. 穩定(ding)均勻的光(guang)源極(ji)其重要

b. 目的：將被(bei)測物與背景盡量明顕(xian)區分

 c. 攝(she)取圖(tu)像時、最重要之處是如何鮮(xian)明地獲得：被測物與背景的濃淡差

d. 目前、在圖像處(chu)理領域中最廣(guang)范的技術手法(fa)是：二值化(白黒(hei))處(chu)理為了能夠突出(chu)(chu)特(te)征(zheng)點，將特(te)征(zheng)圖像突出(chu)(chu)出(chu)(chu)來，在打光手法(fa)上，常用的包(bao)括有明視野與暗視野。

e. 明視野(ye)：用直射(she)光(guang)(guang)來觀察(cha)對象物整體(ti)(散亂(luan)光(guang)(guang)呈黒(hei)色)暗視野(ye)：用散亂(luan)光(guang)(guang)來觀察(cha)對象物整體(ti)(直射(she)光(guang)(guang)呈白色)具體(ti)的(de)光(guang)(guang)源選(xuan)取方法還在于試驗(yan)的(de)實踐經驗(yan)。

        深圳市雙翌光電科技有限公司是一家以機器視覺為技術核心，自主技術研究與應用拓展為導向的高科技企業。公司自成立以來不斷創新，在智能自動化領域研發出視覺對位系統、機械手視覺定位、視覺檢測、圖像處理庫等為核心的20多款自主知識產權產品。涉及自動貼合機、絲印機、曝光機、疊片機、貼片機、智能檢測、智能鐳射等眾多行業領域。雙翌視覺系統最高生產精度可達um級別，圖像處理精準、速度快，將智能自動化制造行業的生產水平提升到一個更高的層次，改進了以往落后的生產流程，得到廣大用戶的認可與肯定。隨著智能自動化生產的普及與發展，雙翌將為廣大生產行業帶來更全面、更精細、更智能化的技術及服務。