人類想要實(shí)現(xiàn)一系列的基本活動(dòng)，如生活、工作、學(xué)習(xí)就必須依靠自身的器官，除腦以外，最重要的就是我們的眼睛了，（工業(yè)）機(jī)器人也不例外，要完成正常的生產(chǎn)任務(wù)，沒(méi)有一套完善的，先進(jìn)的視覺(jué)系統(tǒng)是很難想象的。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)就是利用機(jī)器代替人眼來(lái)作各種測(cè)量和判斷。它是計(jì)算科的一個(gè)重要分支，它綜合了光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)軟硬件等方面的技術(shù)，涉及到計(jì)算機(jī)、圖像處理、模式識(shí)別、人工智能、信號(hào)處理、光機(jī)電一體化等多個(gè)領(lǐng)域。圖像處理和模式識(shí)別等技術(shù)的快速發(fā)展，也大大地推動(dòng)了機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展。

一般來(lái)說(shuō)，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)包括了照明系統(tǒng)、鏡頭、攝像系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)。對(duì)于每一個(gè)應(yīng)用，我們都需要考慮系統(tǒng)的運(yùn)行速度和圖像的處理速度、使用彩色還是黑白攝像機(jī)、檢測(cè)目標(biāo)的尺寸還是檢測(cè)目標(biāo)有無(wú)缺陷、視場(chǎng)需要多大、分辨率需要多高、對(duì)比度需要多大等。

從功能上來(lái)看，典型的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可以分為：圖像采集部分、圖像處理部分和運(yùn)動(dòng)控制部分。

機(jī)人視覺(jué)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：

1、非接觸測(cè)量，對(duì)于觀測(cè)者與被觀測(cè)者都不會(huì)產(chǎn)生任何損傷，從而提高系統(tǒng)的可靠性。

2、具有較寬的光譜響應(yīng)范圍，例如使用人眼看不見(jiàn)的紅外測(cè)量，擴(kuò)展了人眼的視覺(jué)范圍。

3、長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，人類難以長(zhǎng)時(shí)間對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行觀察，而機(jī)器視覺(jué)則可以長(zhǎng)時(shí)間地作測(cè)量、分析和識(shí)別任務(wù)。

4、機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通、醫(yī)療、金融甚至體育、娛樂(lè)等等行業(yè)都獲得了廣泛的應(yīng)用，可以說(shuō)已經(jīng)深入到我們的生活、生產(chǎn)和工作的方方面面。

一、系統(tǒng)構(gòu)成

視覺(jué)系統(tǒng)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就可以用三個(gè)及獨(dú)立又相互聯(lián)系的模塊來(lái)概括：目標(biāo)物圖像的采集、圖像的處理、指令的發(fā)出。

視覺(jué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)兩大部分。

（一）視覺(jué)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

視覺(jué)系統(tǒng)的硬件主要由鏡頭、攝像機(jī)、圖像采集卡、輸入輸出單元、控制裝置構(gòu)成。

一套視覺(jué)系統(tǒng)的好壞則分別取決于攝像機(jī)像素的高低，硬件質(zhì)量的優(yōu)劣，更重要的是各個(gè)部件間的相互配合和合理使用。

（二）視覺(jué)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

視覺(jué)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的課題，不僅要考慮到程序設(shè)計(jì)的最優(yōu)化，還要考慮到算法的有效性，及其能否實(shí)現(xiàn)，在軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中要考慮到可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

視覺(jué)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)完成還要對(duì)其魯棒性進(jìn)行檢測(cè)和提高，以適應(yīng)復(fù)雜的外部環(huán)境。

二、工作原理

機(jī)器人視覺(jué)硬件主要包括圖像獲取和視覺(jué)處理兩部分，而圖像獲取由照明系統(tǒng)、視覺(jué)傳感器、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器和幀存儲(chǔ)器等組成。機(jī)器人視覺(jué)通過(guò)視覺(jué)傳感器獲取環(huán)境的二維圖像，并通過(guò)視覺(jué)處理器進(jìn)行分析和解釋，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為符號(hào)，讓機(jī)器人能夠辨識(shí)物體，并確定其位置。

具體過(guò)程如下：

三、實(shí)際應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器視覺(jué)難點(diǎn)在于精度和速度，要求都在毫米級(jí)，且工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人抓手的變動(dòng)是在三維空間內(nèi)。根據(jù)功能不同，機(jī)器人視覺(jué)可分為視覺(jué)檢驗(yàn)和視覺(jué)引導(dǎo)兩種。

1、食品安全監(jiān)測(cè)

在流水化作業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)方面，需要機(jī)器視覺(jué)觀察、識(shí)別、發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的錯(cuò)誤和疏漏。

2、制造業(yè)

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺(jué)難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺(jué)來(lái)替代人工視覺(jué)；

同時(shí)，在大批量工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，人工視覺(jué)效率低且精度不高，機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)可以提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，且易于實(shí)現(xiàn)信息集成。

3、太陽(yáng)能、交通監(jiān)控

太陽(yáng)能電池和模塊生產(chǎn)者使用機(jī)器視覺(jué)來(lái)檢測(cè)產(chǎn)品、識(shí)別和跟蹤產(chǎn)品以及裝配產(chǎn)品。

在交通監(jiān)控領(lǐng)域，可應(yīng)用于車牌識(shí)別技術(shù)、圖像分析技術(shù)，自動(dòng)識(shí)別車牌，發(fā)現(xiàn)違章停車、逆行、發(fā)現(xiàn)交通肇事車輛等。

四、市場(chǎng)前景

傳統(tǒng)制造業(yè)面臨新的顛覆，轉(zhuǎn)型升級(jí)將給中國(guó)自動(dòng)化行業(yè)帶來(lái)巨大的市場(chǎng)機(jī)遇。而機(jī)器視覺(jué)作為自動(dòng)化界高智能化產(chǎn)品，未來(lái)具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

中國(guó)的電子制造和代工廠商過(guò)去幾年正在采購(gòu)大量自動(dòng)化設(shè)備取代人工，以應(yīng)對(duì)中國(guó)愈演愈烈的缺工現(xiàn)象，未來(lái)幾年這一現(xiàn)象將達(dá)到高潮。臺(tái)資工廠紛紛選擇提高自動(dòng)化程度，其自動(dòng)化換裝高潮將在未來(lái)2-3年內(nèi)到來(lái)，必將為機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品在該行業(yè)的應(yīng)用帶來(lái)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

審核編輯 ：李倩