人類想要(yao)實現一(yi)系列(lie)的(de)基本活動，如生活、工作、學習就(jiu)必(bi)須依靠自身的(de)器官，除腦以外(wai)，最(zui)重要(yao)的(de)就(jiu)是(shi)我們(men)的(de)眼睛(jing)了，（工業）機器人也(ye)不例外(wai)，要(yao)完成正(zheng)常的(de)生產任務，沒有一(yi)套完善的(de)，先進的(de)視覺系統是(shi)很難想象(xiang)的(de)。

機器視覺系統就是利用機器代替人眼來作各種測量和判斷。它是計算科的一個重要分支，它綜合了光學、機械、電子、計算機軟硬件等方面的技術，涉及到計算機、圖像處理、模式識別、人工智能、信號處理、光機電一體化等多個領域。圖像處理和模式識別等技術的快速發展，也大大地推動了機器視覺的發展。

了解機器人視覺系統

一般來說，機器視覺系統(tong)(tong)包括了(le)照明系統(tong)(tong)、鏡頭、攝(she)像(xiang)系統(tong)(tong)和(he)圖(tu)像(xiang)處理(li)系統(tong)(tong)。對(dui)于每(mei)一個(ge)應用(yong)，我(wo)們(men)都需(xu)要考慮系統(tong)(tong)的運行速度和(he)圖(tu)像(xiang)的處理(li)速度、使(shi)用(yong)彩色還是黑(hei)白(bai)攝(she)像(xiang)機、檢測目標(biao)的尺寸還是檢測目標(biao)有無缺陷、視場需(xu)要多大、分辨(bian)率需(xu)要多高、對(dui)比度需(xu)要多大等(deng)。

從功能上來看，典型的機器視覺系統可以分為：圖像采集部分、圖像處理部分和運動控制部分。

1、非接觸測量，對(dui)于觀測者與(yu)被觀測者都不會(hui)產生任(ren)何損傷，從而提(ti)高(gao)系(xi)統的(de)可靠性(xing)。

2、具有較寬(kuan)的(de)光譜(pu)響應范圍，例(li)如使用(yong)人眼(yan)看不見(jian)的(de)紅(hong)外(wai)測量，擴展了人眼(yan)的(de)視覺(jue)范圍。

3、長時間(jian)(jian)穩定(ding)工作(zuo)，人類(lei)難以(yi)長時間(jian)(jian)對(dui)同(tong)一(yi)對(dui)象(xiang)進行觀察(cha)，而機器視覺則可(ke)以(yi)長時間(jian)(jian)地(di)作(zuo)測量、分析和(he)識別任務。

4、機器視覺系統的(de)(de)應(ying)用(yong)領域越來越廣泛(fan)。在工業、農業、國(guo)防、交(jiao)通(tong)、醫療、金融甚至(zhi)體育、娛樂等等行業都獲得了(le)廣泛(fan)的(de)(de)應(ying)用(yong)，可以說已(yi)經(jing)深入(ru)到我(wo)們的(de)(de)生活、生產(chan)和工作的(de)(de)方方面(mian)面(mian)。

一、系統構成

視覺系統的設計分為軟件設計和硬件設計兩大部分。

（一）視覺系統的(de)硬件設計 

視覺系統的硬件主(zhu)要(yao)由鏡(jing)頭、攝像機、圖(tu)像采(cai)集卡(ka)、輸(shu)入輸(shu)出單元(yuan)、控制裝置構成。

一套視覺系統的好壞則分別取決于攝像機像素的高低，硬件質量的優劣，更重要的是各個部件間的相互配合和合理使用。

（二）視(shi)覺(jue)系統(tong)的軟件設計

視覺系統的軟件(jian)設計是一個復雜的課題(ti)，不僅要考(kao)慮(lv)到(dao)程(cheng)序設計的最優(you)化(hua)，還要考(kao)慮(lv)到(dao)算法的有效性，及其能(neng)(neng)否實現，在軟件(jian)設計的過程(cheng)中(zhong)要考(kao)慮(lv)到(dao)可能(neng)(neng)出現的問(wen)題(ti)。

視覺系統的軟件設計完成還要對其魯棒性進行檢測和提高，以適應復雜的外部環境。

二、工作原理

機(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人視(shi)覺(jue)硬件主要(yao)包(bao)括圖像(xiang)獲取(qu)和(he)視(shi)覺(jue)處理(li)兩部分，而(er)圖像(xiang)獲取(qu)由照明系統、視(shi)覺(jue)傳感器(qi)(qi)(qi)(qi)、模(mo)擬-數字(zi)轉換器(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)幀(zhen)存(cun)儲(chu)器(qi)(qi)(qi)(qi)等組成。機(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人視(shi)覺(jue)通過視(shi)覺(jue)傳感器(qi)(qi)(qi)(qi)獲取(qu)環境的二維圖像(xiang)，并(bing)通過視(shi)覺(jue)處理(li)器(qi)(qi)(qi)(qi)進行分析(xi)和(he)解釋，進而(er)轉換為符(fu)號，讓(rang)機(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人能夠辨識物體，并(bing)確(que)定其位置。

具體過程如下：

三、應用領域

工(gong)業(ye)機(ji)器視(shi)(shi)覺難點在于精度和(he)速度，要求都在毫米級，且工(gong)業(ye)領域工(gong)業(ye)機(ji)器人抓手的變動(dong)是在三維(wei)空(kong)間(jian)內。根據功能不同，機(ji)器人視(shi)(shi)覺可分為視(shi)(shi)覺檢驗(yan)和(he)視(shi)(shi)覺引導(dao)兩種。

主要的應用(yong)領(ling)域包括：

1） 觸摸屏

隨著技術(shu)的(de)(de)發(fa)展，人(ren)們對電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)交互(hu)體驗的(de)(de)要求越來越高，觸摸(mo)屏作為新(xin)一代的(de)(de)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)輸入設備正逐(zhu)步成(cheng)為平(ping)板(ban)電(dian)腦、手機、電(dian)子(zi)書、GPS、游(you)(you)戲機等設備的(de)(de)新(xin)寵(chong)。觸摸(mo)屏生產(chan)工(gong)(gong)藝復雜，從(cong)上游(you)(you)的(de)(de)ITO玻(bo)(bo)璃(li)鍍膜、光刻、IC組(zu)(zu)件加工(gong)(gong)，到中游(you)(you)的(de)(de)觸摸(mo)屏模組(zu)(zu)貼合、絲網(wang)印刷、切割，再到下游(you)(you)的(de)(de)觸摸(mo)屏模組(zu)(zu)貼合、蓋(gai)板(ban)玻(bo)(bo)璃(li)檢測，都對工(gong)(gong)藝提(ti)出(chu)更高的(de)(de)要求，使(shi)機器視覺技術(shu)成(cheng)為相關環節生產(chan)和質量檢測的(de)(de)必(bi)要技術(shu)。

2）FPD

FPD（Flat Panel Display）行業包括LCD、LED、OLED等多種顯示(shi)(shi)設(she)(she)備(bei)，各種技(ji)術(shu)工藝流(liu)程都非常復(fu)雜，其中(zhong)LCD是當(dang)前(qian)最主(zhu)要(yao)的(de)顯示(shi)(shi)技(ji)術(shu)。FPD行業對(dui)生(sheng)產效率和產品品質有(you)極高的(de)要(yao)求，機器視覺技(ji)術(shu)作(zuo)為非接觸、高精度、高速(su)度的(de)生(sheng)產，檢(jian)測能力成為不(bu)可或缺的(de)技(ji)術(shu)手(shou)段。從前(qian)端的(de)ITO玻璃檢(jian)測、背光模組(zu)檢(jian)測，到Cell貼合、LCD模組(zu)的(de)COG設(she)(she)備(bei)、對(dui)位貼合、切割(ge)機、飛針(zhen)檢(jian)測設(she)(she)備(bei)等，機器視覺技(ji)術(shu)的(de)應用提(ti)高了設(she)(she)備(bei)廠(chang)商的(de)核心競(jing)爭力。

3）激光加工

激(ji)光(guang)加(jia)(jia)工是一種(zhong)應用廣泛的(de)(de)工業(ye)加(jia)(jia)工技術(shu)(shu)，利用對(dui)激(ji)光(guang)器(qi)的(de)(de)運(yun)動控(kong)制(zhi)，實現高精(jing)度(du)的(de)(de)打標、切割、雕刻(ke)、焊接等功(gong)能，隨著(zhu)激(ji)光(guang)加(jia)(jia)工的(de)(de)工藝升(sheng)級，傳(chuan)統(tong)技術(shu)(shu)已經(jing)不能滿足工業(ye)加(jia)(jia)工對(dui)高精(jing)度(du)高速度(du)的(de)(de)要求。這(zhe)使(shi)機器(qi)視(shi)覺技術(shu)(shu)與(yu)激(ji)光(guang)技術(shu)(shu)開始融合(he)，同時視(shi)覺的(de)(de)定位和(he)引導(dao)實現高精(jing)度(du)加(jia)(jia)工，降(jiang)低(di)了對(dui)高成本(ben)精(jing)密卡具(ju)的(de)(de)需求，提升(sheng)設備精(jing)度(du)，降(jiang)低(di)加(jia)(jia)工成本(ben)。

4）太陽能

太陽能(neng)作為最有價(jia)值(zhi)的(de)(de)(de)未來綠色能(neng)源之一，是(shi)國家重點發展的(de)(de)(de)行(xing)業領(ling)域。短期相對的(de)(de)(de)產(chan)(chan)能(neng)過剩(sheng)對太陽能(neng)電(dian)池生產(chan)(chan)設備提出(chu)更高的(de)(de)(de)要求，從(cong)硅(gui)錠、硅(gui)片(pian)(pian)純度、到加工鍍膜(mo)過程(cheng)的(de)(de)(de)質量(liang)控制，都(dou)會銀杏最后太陽能(neng)電(dian)池片(pian)(pian)的(de)(de)(de)光(guang)電(dian)裝換效(xiao)率，高質量(liang)的(de)(de)(de)產(chan)(chan)線能(neng)夠減低廢(fei)品率，從(cong)而降(jiang)低生產(chan)(chan)能(neng)耗與太陽能(neng)電(dian)池片(pian)(pian)產(chan)(chan)出(chu)比，使太陽能(neng)成(cheng)為真正的(de)(de)(de)清潔能(neng)源。在太陽能(neng)電(dian)池片(pian)(pian)生產(chan)(chan)過程(cheng)中，通過機(ji)器視覺定(ding)位、測(ce)量(liang)、檢(jian)測(ce)等技術可大(da)大(da)提高成(cheng)品率，降(jiang)低生產(chan)(chan)成(cheng)本。

5）半導體

半(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)體(ti)技術是現(xian)代信息產業(ye)的(de)(de)根(gen)基，也是機器(qi)視(shi)覺技術最(zui)早的(de)(de)發源地。上世紀90年代，歐美半(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)體(ti)企(qi)業(ye)在半(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)體(ti)行(xing)業(ye)中應用(yong)圖像技術，使(shi)其(qi)后來逐步(bu)發展成(cheng)為今天的(de)(de)機器(qi)視(shi)覺技術，并成(cheng)為半(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)體(ti)工(gong)業(ye)不可或缺的(de)(de)關鍵技術。同時半(ban)(ban)(ban)導(dao)(dao)體(ti)產業(ye)規模龐大，行(xing)業(ye)摩爾效應為行(xing)業(ye)工(gong)藝不斷提出挑戰，也對其(qi)生(sheng)產設備中的(de)(de)機器(qi)視(shi)覺的(de)(de)要求不斷提高(gao)。

6）PCB

印制(zhi)電(dian)路板(ban)PCB（Printed Circuit Board）板(ban)是(shi)電(dian)子信(xin)息產(chan)品主要的(de)(de)產(chan)品載(zai)體，在(zai)PCB行(xing)業(ye)發展(zhan)相(xiang)對(dui)成熟的(de)(de)今(jin)天(tian)，行(xing)業(ye)競爭激烈，對(dui)高(gao)(gao)性能(neng)設備(bei)的(de)(de)綜合制(zhi)造(zao)能(neng)力的(de)(de)要求(qiu)越來(lai)越高(gao)(gao)。隨(sui)著多(duo)層(ceng)板(ban)、撓性板(ban)、剛撓板(ban)等(deng)PCB制(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)的(de)(de)發展(zhan)，對(dui)PCB生(sheng)產(chan)工藝提(ti)出了更(geng)高(gao)(gao)的(de)(de)要求(qiu)。在(zai)PCB板(ban)制(zhi)造(zao)過(guo)程中(zhong)機(ji)器視(shi)覺技(ji)術(shu)得到廣泛應用，在(zai)菲林AOI、PCB AOI、PCB AVI、內層(ceng)板(ban)AXI、PCB絲(si)網印刷(shua)、自動(dong)曝光(guang)機(ji)、SPI、打孔(kong)機(ji)等(deng)設備(bei)中(zhong)，機(ji)器視(shi)覺定(ding)位、檢(jian)測等(deng)視(shi)覺技(ji)術(shu)可實(shi)現(xian)快(kuai)速(su)、精準的(de)(de)質(zhi)量檢(jian)測和過(guo)程，提(ti)高(gao)(gao)產(chan)品質(zhi)量和生(sheng)產(chan)效(xiao)率，是(shi)設備(bei)性能(neng)提(ti)升的(de)(de)可靠保障。 

7）SMT

表面貼裝技(ji)術SMT（Surface Mount Technology）行(xing)業是(shi)繼PCB后又一重點電子(zi)信息產業，也(ye)是(shi)中國機器(qi)(qi)視覺(jue)設(she)備(bei)(bei)商的發源地，電子(zi)元器(qi)(qi)件小型化、器(qi)(qi)件貼裝高(gao)密度(du)化、器(qi)(qi)件管腳陣列復雜化和多樣化都給現(xian)代SMT設(she)備(bei)(bei)提(ti)出更高(gao)的要(yao)求(qiu)。通(tong)過運用機器(qi)(qi)視覺(jue)視覺(jue)定(ding)位、測(ce)(ce)量、檢(jian)測(ce)(ce)檢(jian)測(ce)(ce)技(ji)術，提(ti)升(sheng)SMT設(she)備(bei)(bei)生產效(xiao)率、提(ti)高(gao)貼裝精度(du)、提(ti)升(sheng)連續貼裝工作穩定(ding)性(xing)。助力SMT行(xing)業的設(she)備(bei)(bei)升(sheng)級和技(ji)術提(ti)高(gao)。

8）機器人與工廠自動化

工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)機(ji)器人(ren)是(shi)面(mian)向工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)領域的(de)(de)多關節(jie)機(ji)械手或多自(zi)(zi)由度的(de)(de)機(ji)器人(ren)，在工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)生產中替(ti)代(dai)(dai)人(ren)工(gong)(gong)(gong)執行單調(diao)、頻(pin)繁、長時間作業(ye)(ye)，或是(shi)危險、惡劣(lie)環境下的(de)(de)作業(ye)(ye)，如沖壓(ya)、壓(ya)力鍛造、熱處理、焊(han)接、涂裝、塑(su)料制品成形、機(ji)械加工(gong)(gong)(gong)和簡單裝配(pei)等工(gong)(gong)(gong)序，是(shi)現代(dai)(dai)工(gong)(gong)(gong)廠的(de)(de)自(zi)(zi)動化水(shui)平(ping)的(de)(de)重要標(biao)志(zhi)。機(ji)器人(ren)與視覺技(ji)術結合，能(neng)完(wan)成更精準的(de)(de)組裝、焊(han)接、處理、搬運(yun)等工(gong)(gong)(gong)作。

9）制藥

藥品(pin)的(de)生(sheng)產(chan)和加工過(guo)程是非常嚴(yan)格的(de)管理(li)過(guo)程，任何(he)微小的(de)差錯(cuo)都有可能造成(cheng)嚴(yan)重的(de)后(hou)果。通過(guo)機(ji)器視(shi)覺手段實(shi)現對藥品(pin)生(sheng)產(chan)過(guo)程的(de)質(zhi)量(liang)(liang)控制和管理(li)控制，提(ti)升(sheng)藥品(pin)質(zhi)量(liang)(liang)和包裝質(zhi)量(liang)(liang)，保(bao)障(zhang)患者的(de)生(sheng)命安全。

10）物流

現代工(gong)業生(sheng)產(chan)(chan)(chan)流程管(guan)理(li)(li)是現代化(hua)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)效率(lv)和(he)(he)先進(jin)性的(de)體(ti)現，通過(guo)對(dui)條(tiao)碼和(he)(he)字(zi)符的(de)識別和(he)(he)跟(gen)蹤(zong)，能夠形成(cheng)原材(cai)料器(qi)件(jian)、產(chan)(chan)(chan)成(cheng)品、包裝箱、產(chan)(chan)(chan)品垛之間的(de)一一對(dui)應(ying)，使現代生(sheng)產(chan)(chan)(chan)具備(bei)可管(guan)理(li)(li)、可追溯(su)(su)型。對(dui)于工(gong)業品的(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)業管(guan)理(li)(li)和(he)(he)器(qi)件(jian)追溯(su)(su)，對(dui)于食品飲料防止(zhi)串貨(huo)和(he)(he)安全追溯(su)(su)，汽(qi)車行業的(de)零部件(jian)追溯(su)(su)有著非(fei)常重要的(de)應(ying)用意義。

11）汽車

汽(qi)車行業作(zuo)為(wei)一(yi)(yi)個(ge)自(zi)(zi)動(dong)化(hua)程(cheng)(cheng)度比(bi)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)高(gao)科技(ji)行業，很(hen)多先進的(de)(de)(de)(de)自(zi)(zi)動(dong)化(hua)技(ji)術已(yi)(yi)(yi)經(jing)成(cheng)功的(de)(de)(de)(de)運用到該行業各(ge)個(ge)生(sheng)產流程(cheng)(cheng)中。在汽(qi)車制造的(de)(de)(de)(de)許(xu)多環(huan)節(jie)已(yi)(yi)(yi)經(jing)做到了(le)無人(ren)化(hua)操作(zuo)，這樣(yang)就要求有一(yi)(yi)種(zhong)可靠的(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)技(ji)術去驗(yan)證每一(yi)(yi)次裝配的(de)(de)(de)(de)正確性及裝配部(bu)件的(de)(de)(de)(de)合格性。機器視(shi)(shi)覺(jue)技(ji)術以其獨(du)特的(de)(de)(de)(de)技(ji)術優勢成(cheng)為(wei)自(zi)(zi)動(dong)檢(jian)(jian)測(ce)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)首選。機器視(shi)(shi)覺(jue)已(yi)(yi)(yi)經(jing)被廣泛的(de)(de)(de)(de)應用于汽(qi)車生(sheng)產制造的(de)(de)(de)(de)各(ge)個(ge)環(huan)節(jie)，例如汽(qi)車零(ling)部(bu)件的(de)(de)(de)(de)尺寸及外觀質量檢(jian)(jian)測(ce)，自(zi)(zi)動(dong)裝配正確性的(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)。以前(qian)傳(chuan)(chuan)統(tong)的(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)方式(shi)耗費(fei)大(da)量人(ren)力(li)，而且容(rong)易受(shou)到工人(ren)主觀情緒及自(zi)(zi)身技(ji)術水平(ping)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響，不能保證很(hen)高(gao)的(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)驗(yan)合格率。許(xu)多汽(qi)車制造廠家開始嘗試使用機器視(shi)(shi)覺(jue)檢(jian)(jian)測(ce)來替代(dai)傳(chuan)(chuan)統(tong)的(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)方式(shi)，并取得了(le)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)效果。

12）OCR

光學(xue)字符(fu)識別(bie)OCR（Optical Character Recognition）在很多行業中(zhong)，比如印刷包裝、物流行業，大(da)量(liang)涉及印刷質量(liang)檢(jian)(jian)查(cha)、包裝質量(liang)檢(jian)(jian)查(cha)以及產品包裝上的(de)條碼(ma)檢(jian)(jian)查(cha)和(he)(he)字符(fu)識別(bie)等環節。這些應用(yong)的(de)共同特(te)點是，連續大(da)批(pi)量(liang)生產、對(dui)外觀質量(liang)的(de)要求高(gao)，具有高(gao)度重(zhong)復性(xing)和(he)(he)智能性(xing)。利(li)用(yong)機器視覺的(de)精度、速度以及工業環境下(xia)的(de)可(ke)靠性(xing)，來(lai)進行字符(fu)識別(bie)、條碼(ma)識別(bie)實現生產過程中(zhong)自動高(gao)效的(de)測量(liang)、檢(jian)(jian)查(cha)和(he)(he)辨識。

傳統制造業面臨新的顛覆，轉型升級將給中國自動化行業帶來巨大的市場機遇。而機器視覺作為自動化界高智能化產品，未來具有巨大的發展潛力。