機(jī)器視覺作為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化和智能化的關(guān)鍵核心技術(shù)，正成為人工智能發(fā)展最快的一個(gè)分支。機(jī)器視覺有四大構(gòu)件，光源、攝像機(jī)、圖像采集卡和視覺處理軟件（整合AI算法），其中圖像采集卡由SoC處理器和算力支持，是工廠自動(dòng)化常用外購組件，是方案商的主要市場。機(jī)器視覺技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、信號(hào)處理、圖像處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、光學(xué)、自動(dòng)化等多個(gè)領(lǐng)域。本文重點(diǎn)介紹機(jī)器視覺在汽車和、機(jī)器人工廠的中的應(yīng)用案例，為方案網(wǎng)指引商機(jī)。

 

機(jī)器視覺的基本概念很構(gòu)成

 

機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動(dòng)作。

 

 

機(jī)器視覺的構(gòu)成包括：

 

①光源

 

作為一種輔助成像設(shè)備，光源對成像質(zhì)量往往起到至關(guān)重要的作用。以LED照明產(chǎn)品為例，它們具有更高的靈活性，具有可調(diào)角度和附加波長，更一致的光譜響應(yīng)。市場上有多種波長和形狀的光源可供選擇，產(chǎn)品的選擇并不難。

 

②攝像機(jī)

 

傳輸效率更高、抗干擾力更強(qiáng)、成像能力更穩(wěn)定的工業(yè)相機(jī)是一臺(tái)優(yōu)秀的視覺檢測設(shè)備必不可少的組成部分。按輸出信號(hào)方式，相機(jī)可分為模擬相機(jī)和數(shù)字相機(jī)兩種;按芯片類型，又可分為CCD相機(jī)和CMOS相機(jī)兩種。

 

③圖像采集卡

 

圖像采集卡通常以電腦插卡的形式存在，它的主要工作是將圖像輸出傳送到計(jì)算機(jī)主機(jī)。圖像采集卡需要將來自相機(jī)的模擬或數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為特定格式的圖像數(shù)據(jù)流，還可以控制相機(jī)的一些參數(shù)，例如觸發(fā)信號(hào)、曝光/積分時(shí)間、快門速度等。圖像采集卡通常針對不同類型的相機(jī)具有不同的硬件結(jié)構(gòu)，同時(shí)也具有不同的總線形式，如PCI、PCI64、Compact PCI、PC104、ISA等。

 

④視覺處理軟件

 

機(jī)器視覺軟件用于完成輸入圖像數(shù)據(jù)的處理，然后通過一定的計(jì)算就可以得到需要的結(jié)果。通用機(jī)器視覺軟件以C/C++圖像庫、ActiveX控件和基于圖形的編程環(huán)境等形式出現(xiàn)，可以專用，例如僅用于LCD檢測、BGA檢測、模板對齊等，或通用，包括定位、測量、條形碼/字符識(shí)別、斑點(diǎn)檢測等。

機(jī)器視覺賦能汽車制造

 

相比于其他制造業(yè)，汽車制造業(yè)具有幾個(gè)典型的特點(diǎn)：產(chǎn)量巨大且仍保持快速增長;車型更新?lián)Q代速度快;制造工藝流程非常復(fù)雜。機(jī)器視覺技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用，極大地提高了工藝的操作質(zhì)量和效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。其已成功地應(yīng)用于國內(nèi)外許多汽車主機(jī)廠，包括車輛及零部件自動(dòng)檢測、零件三維定位、車身組裝/加工，零件追溯等。機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用已貫穿了整個(gè)汽車車身制造過程，包括從初始原料質(zhì)量檢測發(fā)展到汽車零部件100%在線測量，再對制造過程中的焊接、涂膠、沖孔等工藝過程進(jìn)行把控，最后對車身總成、出廠的整車質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)。

 

 

汽車、食品和飲料、制藥和化工以及包裝領(lǐng)域?qū)σ曈X引導(dǎo)機(jī)器人系統(tǒng)的需求是推動(dòng)市場增長的主要?jiǎng)恿Α?/span>其中，汽車行業(yè)依然是全球最大的機(jī)器視覺系統(tǒng)采用者，在2021年，來自汽車行業(yè)的收入份額超過了15.0%，預(yù)計(jì)未來幾年仍將繼續(xù)穩(wěn)步增長。

 

 

機(jī)器視覺在機(jī)器人中的應(yīng)用

 

機(jī)器視覺體現(xiàn)的是一種技術(shù)能力，自動(dòng)化、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等其他能力也是如此。這是一種可以集成到其他技術(shù)和流程中的能力，用以造福行業(yè)并提高業(yè)務(wù)效率。現(xiàn)在的機(jī)器人已經(jīng)越來越多地內(nèi)置機(jī)器視覺。為了使機(jī)器人能夠勝任更復(fù)雜的工作，機(jī)器人不但要有很好的控制系統(tǒng)，還需要更多地感知環(huán)境的變化。機(jī)器人視覺以其信息量大、信息完整成為最重要的機(jī)器人感知功能。

如今機(jī)器視覺在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用非常普遍。近年來，機(jī)器人的快速發(fā)展推動(dòng)了機(jī)器視覺市場需求的顯著增長。在以高端裝備制造業(yè)為核心的智能制造業(yè)4.0時(shí)代的背景下，工業(yè)智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)市場呈現(xiàn)爆炸式增長勢頭，而機(jī)器視覺在工業(yè)機(jī)器人中充當(dāng)“火眼金睛”的角色，可謂功不可沒。

總結(jié)：

 

所以說，機(jī)器視覺是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化和智能化的必要手段，是智能制造的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著人工智能的爆發(fā)，作為代表技術(shù)之一的機(jī)器視覺，有望迎來更大發(fā)展。

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