機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統(tǒng)是指通過機器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分 CMOS 和CCD 兩種）將被攝取目標轉(zhuǎn)換成圖像信號，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；圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設備動作。

本質(zhì)上，機器視覺是圖像分析技術(shù)在各行業(yè)中的應用，通過使用光學系統(tǒng)、工業(yè)數(shù)字相機和圖像處理工具，來模擬人的視覺能力，并做出相應的決策，最終通過指揮某種特定的裝置執(zhí)行這些決策。

一、視覺系統(tǒng)由以下組成部分：

1、工業(yè)相機

2、鏡頭

3、照明光源

4、圖像采集/處理卡

5、圖像處理系統(tǒng)

6、其它外部設備

工業(yè)相機又俗稱攝像機，相比于傳統(tǒng)的民用相機（攝像機）而言，它具有高的圖像穩(wěn)定性、高傳輸能力和高抗干擾能力等，目前市面上工業(yè)相機大多是基于CCD（Charge Coupled Device）或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）芯片的相機。CMOS圖像傳感器以其良好的集成性、低功耗、高速傳輸和寬動態(tài)范圍等特點在高分辨率和高速場合得到了廣泛的應用。

dalsa工業(yè)相機

二、工業(yè)相機與普通相機的區(qū)別

1、工業(yè)相機的性能穩(wěn)定可靠易于安裝，相機結(jié)構(gòu)緊湊結(jié)實不易損壞，連續(xù)工作時間長，可在較差的環(huán)境下使用，一般的數(shù)碼相機是做不到這些的。例如：讓民用數(shù)碼相機一天工作24小時或連續(xù)工作幾天肯定會受不了的。

2、工業(yè)相機的快門時間非常短，可以抓拍高速運動的物體。例如，把名片貼在電風扇扇葉上，以最大速度旋轉(zhuǎn)，設置合適的快門時間，用工業(yè)相機抓拍一張圖像，仍能夠清晰辨別名片上的字體。用普通的相機來抓拍，是不可能達到同樣效果的。

3、工業(yè)相機的圖像傳感器是逐行掃描的，而普通的相機的圖像傳感器是隔行掃描的， 逐行掃描的圖像傳感器生產(chǎn)工藝比較復雜，例如Dalsa、baumer等而且價格昂貴。

4、工業(yè)相機的幀率遠遠高于普通相機。工業(yè)相機每秒可以拍攝十幅到幾百幅圖片，而普通相機只能拍攝2-3幅圖像，相差較大。

5、工業(yè)相機輸出的是裸數(shù)據(jù)(raw data)，其光譜范圍也往往比較寬，比較適合進行高質(zhì)量的圖像處理算法，例如機器視覺(Machine Vision)應用。而普通相機拍攝的圖片，其光譜范圍只適合人眼視覺，并且經(jīng)過了mjpeg壓縮，圖像質(zhì)量較差，不利于分析處理。

6、工業(yè)相機(Industrial Camera)相對普通相機(DSC)來說價格較貴。

鏡頭的基本功能就是實現(xiàn)光束變換（調(diào)制），在機器視覺系統(tǒng)中，鏡頭的主要作用是將成像目標在圖像傳感器的光敏面上。鏡頭的質(zhì)量直影響到機器視覺系統(tǒng)的整體性能，合理地選擇和安裝鏡頭，是機器視覺系統(tǒng)設計的重要環(huán)節(jié)。鏡頭選配時需要選擇與相機接口和芯片的尺寸相匹配的鏡頭。

Moritex鏡頭

機器視覺中常用的光源以LED光源最常用，光源可幫助打光采集到更清晰的圖像。

LED光源按形狀通常可分為以下幾類：

1、環(huán)形光源提供不同照射角度、不同顏色組合，更能突出物體的三維信息；高密度LED陣列，高亮度；多種緊湊設計，節(jié)省安裝空間；解決對角照射陰影問題；可選配漫射板導光，光線均勻擴散。應用領域:PCB基板檢測，IC元件檢測，顯微鏡照明，液晶校正，塑膠容器檢測，集成電路印字檢查。

2、背光源用高密度LED陣列面提供高強度背光照明，能突出物體的外形輪廓特征，尤其適合作為顯微鏡的載物臺。紅白兩用背光源、紅藍多用背光源，能調(diào)配出不同顏色，滿足不同被測物多色要求。應用領域:機械零件尺寸的測量，電子元件、IC的外型檢測，膠片污點檢測，透明物體劃痕檢測等。

3、條形光源是較大方形結(jié)構(gòu)被測物的首選光源；顏色可根據(jù)需求搭配，自由組合；照射角度與安裝隨意可調(diào)。應用領域:金屬表面檢查，圖像掃描，表面裂縫檢測，LCD面板檢測等。

4、同軸光源可以消除物體表面不平整引起的陰影，從而減少干擾；部分采用分光鏡設計，減少光損失，提高成像清晰度，均勻照射物體表面。應用領域:系列光源最適宜用于反射度極高的物體，如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測，芯片和硅晶片的破損檢測，Mark點定位，包裝條碼識別。

5、AOI專用光源不同角度的三色光照明，照射凸顯焊錫三維信息；外加漫射板導光，減少反光；不同角度組合；應用領域:用于電路板焊錫檢測。

6、球積分光源具有積分效果的半球面內(nèi)壁，均勻反射從底部360度發(fā)射出的光線，使整個圖像的照度十分均勻。應用領域:表面凹凸，弧形表面檢測，或金屬、玻璃表面反光較強的物體表面檢測。

7、線形光源超高亮度，采用柱面透鏡聚光，適用于各種流水線連續(xù)檢測場合。應用領域:線陣相機照明專用，AOI專用。

8、點光源大功率LED，體積小，發(fā)光強度高；光纖鹵素燈的替代品，尤其適合作為鏡頭的同軸光源等；高效散熱裝置，大大提高光源的使用壽命。應用領域:適合遠心鏡頭使用，用于芯片檢測，Mark點定位，晶片及液晶玻璃底基校正。

9、組合條形光源四邊配置條形光，每邊照明獨立可控；可根據(jù)被測物要求調(diào)整所需照明角度，適用性廣。應用案例:PCB基板檢測，IC元件檢測，焊錫檢查，Mark點定位，顯微鏡照明，包裝條碼照明，球形物體照明等。

10、對位光源對位速度快；視場大；精度高；體積小，便于檢測集成；亮度高，可選配輔助環(huán)形光源。應用領域:全自動電路板、印刷機對位的專用光源。

CCS光源

三、為什么要用機器視覺替代人工視覺原因有很多，主要以下幾點：

1、從生產(chǎn)效率的角度來說，由于操作工在長時間工作下容易疲憊，人工視覺質(zhì)量效率低下且精度不高，而機器視覺可以大大提高生產(chǎn)效率和自動化程度。
2、從成本控制的角度來說，培訓一個合格的操作工需要企業(yè)管理者花費大量的人力物力，然而單純的培訓還遠遠不夠，后續(xù)還需要花費大量的時間，使操作工的水平在實踐中得到提升。而機器視覺系統(tǒng)只要設計、調(diào)試和操作得當，可以在很長一段時間內(nèi)不間斷使用，同時確保生產(chǎn)效果。
3、在某些特殊工業(yè)環(huán)境中實施工況檢測，如焊接、火藥制造等，人工視覺可能會對操作工的人身安全造成威脅，而機器視覺從某種程度上有效地規(guī)避了這些風險。

4、機器視覺易于實現(xiàn)信息集成，是實現(xiàn)計算機集成制造的基礎技術(shù)。

四、機器視覺涵蓋哪些專業(yè)領域
一個機器視覺系統(tǒng)是由不同的功能模塊共同組成，設計出一個成功的機器視覺系統(tǒng)，對工程師要求很高。一般來說，機器視覺所涵蓋的專業(yè)領域如下：
1、電氣工程：用于機器視覺系統(tǒng)中硬件和軟件的設計。
2、工程數(shù)學：圖像處理技術(shù)的基礎。
3、物理：照明系統(tǒng)設計的基礎。
4、機械工程：機器視覺系統(tǒng)最廣泛的應用。好的機器視覺系統(tǒng)能更好地為制造業(yè)提供更多有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的技術(shù)支持。

五、機器視覺的應用領域

機器視覺技術(shù)的應用主要有檢測、識別、定位、測量等，另外還應用在機器人視覺方面。

1、檢測：又可分為高精度定量檢測（例如顯微照片的細胞分類、機械零部件的尺寸和位置測量）和不用量器的定性或半定量檢測（例如產(chǎn)品的外觀檢查、裝配線上的零部件識別定位、缺陷性檢測與裝配完全性檢測）。

2、機器人視覺：用于指引機器人在大范圍內(nèi)的操作和行動，如從料斗送出的雜亂工件堆中揀取工件并按一定的方位放在傳輸帶或其他設備上（即料斗揀取問題）。至于小范圍內(nèi)的操作和行動，還需要借助于觸覺傳感技術(shù)。

此外還有：

1、醫(yī)療

2、農(nóng)業(yè)

3、娛樂運動

4、半導體檢測

5、印刷品質(zhì)量自動化檢測

6、航空

7、太陽能硅片檢測

8、軌道交通

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