工业机器视觉的应用与发展趋势

从机器视觉到工业机器视觉

机器视觉这个概念的历史尽管很短，但机器视觉设备的出现并不短。可以说，照相机的诞生就意味着机器视觉的萌芽，包括无声电影也可以归为机器视觉。如今到处可见的各种摄像头，以及人们须臾不离手的手机都是机器视觉产品。现代物流更使得我们生活中的绝大部分商品都用到了机器视觉，如快递商品与超市商品的二维码就是突出的例子。

从起源来说，机器视觉就是以机器代替人眼的视觉作用。

从发展来说，机器视觉所具备的能力已经超越人眼，仅就尺寸的度以及位置的准确度来说，机器视觉更具有优势，而且能力仍在增长中。

从技术上来说，机器视觉作为一项综合技术，集成了多种技术，如图像处理、机械工程技术、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术（图像增强和分析算法、图像卡、I/O卡等）。一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。

从系统上来说，机器视觉是一套图像处理系统。它由图像摄取装置将被摄取目标转换成图像信号（即机器视觉产品），再将图像信号，结合特定需求，根据像素分布和亮度、颜色等形态信息，转变成数字化信号。如果仅以获取数据为目的，至此已经完成，但是如果要根据获取数据调动设备执行任务，则需要对数字信号进行运算，针对目标特征进行对比，如涂装中的色差，指令设备继续工作，或者转入另一道工序。

简单来说，机器视觉在工业上的应用，就是工业机器视觉。常见的就是，以机器视觉代替人眼进行测量和判断，更一些的可以辅助决策或自行决策。其特点就是利用机器视觉的特性，提高生产的灵活性和自动化程度。一些不适于人工作业的危险工况环境或者人工难以满足要求的场景，都是机器视觉发挥特长的场合。当然，大批量枯燥的重复劳动，如分拣等，也是机器视觉的应用领域。可以说工业机器视觉的快速部署，正是提高生产效率和自动化程度的推进力量。

工业机器视觉的软硬件及技术

工业机器视觉主要有光源、镜头、工业相机、图像采集卡、图像处理系统，算法与软件平台，以及其他外部设备组成。

工业光源。光源是机器视觉中基础的部件之一。发挥着照亮目标、突出特征，便于图像处理的作用。同时，要具备克服环境光干扰、保证图像稳定性的能力，以及作为测量或作为参照物的工具性能。特殊情况下，对物体特定部位予以亮度增强。 

相比于普通的照明光源，它的照度、均匀性和稳定性指标更高。基本上要将被测物与背景做出明显区分，保证工业镜头能获得高品质、高对比度的图像。

工业镜头。工业镜头与普通的照相机镜头相比，同样在分辨率、对比度、景深以及像差等指标上，有着更高的要求。需要更小的光学畸变、足够高的光学分辨率、丰富的光谱响应选择等，以满足不同生产环境的应用需求。

工业相机。它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等。其功能是将光信号转变成为可解释的电信号，再将电信号模数转换并交由处理器进行分析和识别。