技術文章
“工業之眼”機器視覺技術的發展之路
日期：2018-12-26
來源：J9九游会中国
機器視覺已成為實現工業自動化和智能化的核心，要實現人類視覺在機器人上進行延伸，就必須滿足高度自動化、高效率、高精度和適應較差環境等條件，才能在工業自動化進程中產生重要作用。
隨著工業4．0、“中國製造2025”時代的來臨，機器視覺將使得機器人智能化變成現實，在工業自動化中機器視覺技術已經占有十分重要的地位，而機器視覺技術的不斷創新，也推動了工業自動化、智慧安防以及人工智能等行業的進步，也為各個行業領域的應用帶來了更多發展潛力與機會。
機器人視覺係統經曆了三代的發展
第一代機器人視覺的功能一般是按規定流程對圖像進行處理並輸出結果。這種係統一般由普通數字電路搭成，主要用於平板材料的缺陷檢測。
第二代機器人視覺係統一般由一台計算機，一個圖像輸入設備和結果輸出硬件構成。視覺信息在機內以串行方式流動，有一定學習能力以適應各種新情況。
第三代機器人視覺係統是目前國際上正在開發使用的係統。采用高速圖像處理芯片並行算法，具有高度的智能和普通的適應性，能模擬人的高度視覺功能。
機器人仿人眼視覺係統
人類的感知係統，有83％以上是通過人眼來完成的，而人類的眼睛又是所有動物裏麵綜合性能最高的，其圖像包含的信息量是最巨大的。不僅要用到單個的立體視覺成像，還要用到整體視覺能力，所以人眼的立體視覺能力和顏色辨別能力遠超過動物的眼睛。其中，對個體的感知是人眼最基本的功能——對自身和對象位移的測量，尺寸的測量。而最重要的功能是對自身和對象位置的測量，比如走了多少，轉了多少，這是一種對空間環境的感知和判斷。
要在機器人身上模仿人的眼睛，主要分三大部分
機器人眼球構造
機器人眼球，就相當於攝像頭或者掃描儀，通過紅外發射管發出紅外線，紅外線在遇到物體後被反射回來，紅外接受管接受到被反射回來的紅外線以後，發出電信號給機器人的“大腦”，這時候機器人就能“看見”東西了。
機器人眼睛是集成了很多的芯片、傳感器等進行綜合計算，比如能力風暴個人機器人通過光敏傳感器中的兩個光敏電阻來感知光線的強弱。
運動控製係統
機器人控製係統作為工業機器人最為核心的零部件之一，對機器人的性能起著決定性的影響，其運動控製就相當於自動化的一個分支，它使用通稱為伺服機構的一些設備如液壓泵，線性執行機或者是電機來控製機器的位置或速度，目前被廣泛應用在包裝、印刷、紡織和裝配工業中。
圖像處理
圖像本身，隻有經過圖像處理之後，才能找到圖像中需要的特征，從而更進一步的執行其它的指令動作，如機械手臂的運動、機台的移動等，使機器人完成踢球、下棋等命令。在工業上，則主要應用於工業機器人，完成自動生產、裝配、檢測等工作，富士康就有大量的機器人，在農業上，則表現在一些自動收割機，如棉花收割，自動分類機器。
當然也有一些機器視覺是不需要圖像處理的，如經過相機鏡頭等直接連接到顯示器上觀察的，結果好壞是由人來判斷的，這時圖像處理的過程是由人自己完成的，而不是計算機。還有一些圖像傳感器有固定的特性，如顏色傳感器，那樣隻會有信號出來即可，也是沒有圖像處理的。
機器視覺不是單一的應用產品
機器視覺技術的出現，就是為機器設備安上了感知外界的眼睛，使機器具有像人一樣的視覺功能，從而實現各種檢測、判斷、識別、測量等功能。
機器視覺發展至今，早已不是單一的應用產品。機器視覺的軟硬件產品早已逐漸演變發展為產品在生產製造的各個階段中的重要組成部分，因此，這也就對係統的集成性提出了更高的要求。
工業自動化企業要求能夠與測試或控製係統協同工作的一體化工業自動化係統，而非獨立的視覺應用。在現代自動化生產過程中，人們將機器視覺係統廣泛地用於工況監視、成品檢驗和質量控製等領域。
工業4．0使全球工業向中國轉移，中國機器視覺市場已成為國際機器視覺廠商的重要目標市場。隨著技術的不斷提升，機器人與人的視覺差距正在逐步減少，視覺技術的成熟和發展都使之在工業製造應用中越來越廣泛。而未來的機器視覺技術勢必也將與其他的傳感技術相融合，並將越來越數字化、智能化。
結語
工業4．0離不開智能製造，而智能製造離不開機器視覺。機器視覺已成為實現工業自動化和智能化的核心，要實現人類視覺在機器人上進行延伸，就必須滿足高度自動化、高效率、高精度和適應較差環境等條件，才能在工業自動化進程中產生重要作用。
隨著工業4．0、“中國製造2025”時代的來臨，機器視覺將使得機器人智能化變成現實，在工業自動化中機器視覺技術已經占有十分重要的地位，而機器視覺技術的不斷創新，也推動了工業自動化、智慧安防以及人工智能等行業的進步，也為各個行業領域的應用帶來了更多發展潛力與機會。
機器人視覺係統經曆了三代的發展
第一代機器人視覺的功能一般是按規定流程對圖像進行處理並輸出結果。這種係統一般由普通數字電路搭成，主要用於平板材料的缺陷檢測。
第二代機器人視覺係統一般由一台計算機，一個圖像輸入設備和結果輸出硬件構成。視覺信息在機內以串行方式流動，有一定學習能力以適應各種新情況。
第三代機器人視覺係統是目前國際上正在開發使用的係統。采用高速圖像處理芯片並行算法，具有高度的智能和普通的適應性，能模擬人的高度視覺功能。
機器人仿人眼視覺係統
人類的感知係統，有83％以上是通過人眼來完成的，而人類的眼睛又是所有動物裏麵綜合性能最高的，其圖像包含的信息量是最巨大的。不僅要用到單個的立體視覺成像，還要用到整體視覺能力，所以人眼的立體視覺能力和顏色辨別能力遠超過動物的眼睛。其中，對個體的感知是人眼最基本的功能——對自身和對象位移的測量，尺寸的測量。而最重要的功能是對自身和對象位置的測量，比如走了多少，轉了多少，這是一種對空間環境的感知和判斷。
要在機器人身上模仿人的眼睛，主要分三大部分
機器人眼球構造
機器人眼球，就相當於攝像頭或者掃描儀，通過紅外發射管發出紅外線，紅外線在遇到物體後被反射回來，紅外接受管接受到被反射回來的紅外線以後，發出電信號給機器人的“大腦”，這時候機器人就能“看見”東西了。
機器人眼睛是集成了很多的芯片、傳感器等進行綜合計算，比如能力風暴個人機器人通過光敏傳感器中的兩個光敏電阻來感知光線的強弱。
運動控製係統
機器人控製係統作為工業機器人最為核心的零部件之一，對機器人的性能起著決定性的影響，其運動控製就相當於自動化的一個分支，它使用通稱為伺服機構的一些設備如液壓泵，線性執行機或者是電機來控製機器的位置或速度，目前被廣泛應用在包裝、印刷、紡織和裝配工業中。
圖像處理
圖像本身，隻有經過圖像處理之後，才能找到圖像中需要的特征，從而更進一步的執行其它的指令動作，如機械手臂的運動、機台的移動等，使機器人完成踢球、下棋等命令。在工業上，則主要應用於工業機器人，完成自動生產、裝配、檢測等工作，富士康就有大量的機器人，在農業上，則表現在一些自動收割機，如棉花收割，自動分類機器。
當然也有一些機器視覺是不需要圖像處理的，如經過相機鏡頭等直接連接到顯示器上觀察的，結果好壞是由人來判斷的，這時圖像處理的過程是由人自己完成的，而不是計算機。還有一些圖像傳感器有固定的特性，如顏色傳感器，那樣隻會有信號出來即可，也是沒有圖像處理的。
機器視覺不是單一的應用產品
機器視覺技術的出現，就是為機器設備安上了感知外界的眼睛，使機器具有像人一樣的視覺功能，從而實現各種檢測、判斷、識別、測量等功能。
機器視覺發展至今，早已不是單一的應用產品。機器視覺的軟硬件產品早已逐漸演變發展為產品在生產製造的各個階段中的重要組成部分，因此，這也就對係統的集成性提出了更高的要求。
工業自動化企業要求能夠與測試或控製係統協同工作的一體化工業自動化係統，而非獨立的視覺應用。在現代自動化生產過程中，人們將機器視覺係統廣泛地用於工況監視、成品檢驗和質量控製等領域。
工業4．0使全球工業向中國轉移，中國機器視覺市場已成為國際機器視覺廠商的重要目標市場。隨著技術的不斷提升，機器人與人的視覺差距正在逐步減少，視覺技術的成熟和發展都使之在工業製造應用中越來越廣泛。而未來的機器視覺技術勢必也將與其他的傳感技術相融合，並將越來越數字化、智能化。
結語
工業4．0離不開智能製造，而智能製造離不開機器視覺。機器視覺已成為實現工業自動化和智能化的核心，要實現人類視覺在機器人上進行延伸，就必須滿足高度自動化、高效率、高精度和適應較差環境等條件，才能在工業自動化進程中產生重要作用。
