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技術文章

機器視覺得以迅速發展的原因,機器視覺的5個關鍵點

日期:2018-10-15 來源:币游国际
        人類感知外界信息的80%是通過眼睛獲得的,圖像包含的信息量是巨大的。同樣,機器視覺,被稱作機器人的“眼睛”,為機器設備感知外界提供便利,使機器具有像人一樣的視覺功能。在現代工業自動化生產過程中,機器視覺因為可以快速獲取大量信息且易於自動處理和設計信息以及加工控製信息集成等優點,常被廣泛地用於裝配定位、產品質量檢測、產品識別、產品尺寸測量等方麵。
        機器視覺得以迅速發展的原因
        近些年,工業機器人市場呈爆炸式增長勢頭,配備機器視覺的工業機器人在替代或者協助人類工作時,呈現更“智能化”的特點,“智能製造”升級轉型大趨勢也把工業機器人與機器視覺更緊密結合起來。
        目前機器視覺在中國的發展已有十餘個年頭。過去十年是機器視覺產業在中國市場發展最快的十年,經過一定時期的普及與推廣,機器視覺已逐漸為廣大客戶所熟知,而且應用範圍,也逐漸開始擴大,大規模的應用領域由起初的電子、製藥等行業,逐步擴展到包裝、印刷、汽車、運輸、醫療等各大領域。
        機器視覺在實際應用中可提高生產的柔性和自動化程度。在一些不適合於人工作業的危險工作環境或人工視覺難以滿足要求的場合,常用機器視覺來替代人工視覺;同時在大批量工業生產過程中,用人工視覺檢查產品質量效率低且精度不高,用機器視覺檢測方法可以大大提高生產效率和生產的自動化程度。而且機器視覺易於實現信息集成,是實現計算機集成製造的基礎技術。使用機器視覺五個主要原因:
        重複性——機器可以以相同的方法一次一次的完成檢測工作而不會感到疲倦。與此相反,人眼每次檢測產品時都會有細微的不同,即使產品時完全相同的。
        精確性——由於人眼有物理條件的限製,在精確性上機器有明顯的優點。即使人眼依靠放大鏡或顯微鏡來檢測產品,機器仍然會更加精確,因為它的精度能夠達到千分之一英寸。
        速度——機器能夠更快的檢測產品。特別是當檢測高速運動的物體時,比如說生產線上,機器能夠提高生產效率。
        客觀性——人眼檢測還有一個致命的缺陷,就是情緒帶來的主觀性,檢測結果會隨工人心情的好壞產生變化,而機器沒有喜怒哀樂,檢測的結果自然非常可觀可靠。
        成本——由於機器比人快,一台自動檢測機器能夠承擔好幾個人的任務。而且機器不需要停頓、不會生病、能夠連續工作,所以能夠極大的提高生產效率。
        機器視覺的5個關鍵點
        鏡頭
        鏡頭相當於人類眼球的存在,它在機器視覺係統中主要負責光束調製,並完成信號傳遞。據了解,目前為止市麵上大多數的鏡頭都能夠滿足機器視覺應用的需求,但是更專業的機器視覺係統可能需要定製的鏡頭和塗層。幸運的是,許多具有內部生產能力的鏡頭製造商,已經準備好定製鏡頭來滿足這些應用需求。當然,這些定製鏡頭會比較昂貴,因此它們通常僅用於那些對成本不敏感的特定成像係統中(例如軍事應用),或是大批量消費產品的生產線中。
        光源
        在機器視覺係統中,獲得一張高質量的可處理的圖像是至關重要。圖像質量好,特征明顯很重要,而一個合適的光源可以使需要尋找的特征非常明顯,除了是攝像頭能夠拍攝到部件外,好的光源應該能夠產生最大的對比度、亮度足夠且對部件的位置變化不敏感。光源選擇好了,剩下來的工作就容易多了。具體的光源選取方法還在於試驗的實踐經驗。
        工業相機
        工業相機作為機器視覺係統中的核心部件,對於機器視覺係統的重要性是不言而喻的。在選擇一款工業數字相機時,物體成像的速度必須充分考慮好。比如針對沒有移動、靜止或緩慢移動、快速移動等不同模式下物體,對象的移動速度不同,在選取工業相機時,就需要考慮除了在曝光時間當中處於工業相機當中的運動對象數量,還需要考慮物體上能用一個像素表征的最小特征,也就是對象分辨率,在采集運動物體的圖像的拇指規則就是曝光必須發生在采集物體移動量小於一個像素的時間內。
        圖像采集卡
        雖然圖像采集卡隻是完整的機器視覺係統的一個部件,但是它扮演一個非常重要的角色,直接決定了攝像頭的接口:黑白、彩色、模擬、數字等。比較典型的有PCI采集卡、1394采集卡、VGA采集卡和GigE千兆網采集卡。這些采集卡中有的內置多路開關,可以連接多個攝像機,同時抓拍多路信息。
機器視覺軟件

        機器視覺軟件是機器視覺係統中自動化處理的關鍵部件,根據具體應用需求,對軟件包進行二次開發,可自動完成對圖像采集、顯示、存儲和處理。通過前期傳送給專用的圖像處理軟件,根據像素分布和亮度、顏色等信息,轉變成數字化信號;機器視覺軟件再對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征,進而根據判別的結果來控製現場的設備動作。
        國內外機器視覺行業現狀
        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已逐漸成為生產製造各個階段的必要部分,這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。
        國際市場上機器視覺行業的發展相對成熟,已經建立起相對完整的從上遊零部件生產到下遊係統集成的業務鏈。
        在國內市場上,機器視覺行業尚處於成長階段,00年代初開始起步,目前在關鍵零部件上多為進口,近幾年才湧現出了一批集軟件開發與係統集成於一身的整機廠商。
        據統計,2017年,全球機器視覺係統及部件市場規模達到51.8億美元。國內機器視覺行業市場規模也一路上漲,在2017年達到42億;從長遠的潛在市場規模來看,當前隻有5%的潛在用戶使用了機器視覺,也就是還有95%的潛在用戶需要但還沒有用上機器視覺,全部潛力發揮出來後,全球的機器視覺市場可達到1200億美元。
        機器視覺企業四大升級要素
        麵對如此龐大的市場,國內機器視覺遇到的挑戰並不小,而行業技術的升級更顯得尤為必要了。為順應行業發展趨勢,國內的機器視覺技術就需要通過以下四大要素來升級。
        一、係統操作簡單方便
        技術參數簡單化、處理技術方便化,是係統操作最為關鍵也是核心的要素。機器視覺技術雖然屬於高科技技術,在運作過程中,還需要依靠不斷調整各種參數來達到最好的效果。但是目前來說,操作人員大都技術水平有限。因此,係統簡化是大多數客戶的較價格與質量之後的基本需求,而係統簡化主要包括的是檢測操作的簡化與圖像處理的簡化。
        二、係統長期可維護性
        一個好的係統不僅要考慮使用性還應考慮其在長期運做中的可維護性,機器視覺技術的穩定性、可靠性足以使係統在實際應用中,更好的發揮功能優勢,提供有力的技術支持。
        三、檢測技術穩定可靠
        在工業生產過程中,由於被測物體的多樣化以及機械的誤差影響,使得整個檢測過程很難是維持在平穩的狀態。因此,這就需要機器視覺技術有很高的穩定性,從光源照明、圖像采集到圖像存儲與處理都要有可以在任何環境下持續運作的適應能力,同時,還要盡量能采集到突出檢測對象的圖像,這樣才能給出最為穩定、準確、清晰的檢測結果,才能為生產或質檢工作提供技術支持。
        四、係統性價比值高
        在保障質量的基礎上,客戶最為關心的莫過於價格問題。機器視覺技術不斷升級本是件對客戶有益的事,但如果隻是一味的使用昂貴的部件,就會造成價格的大幅提升,對於大部分的用戶來說,無疑增添了負擔。性能好、價格低的係統才是能滿足最基本需求的,因此性價比是衡量一個係統的重要標誌,也是客戶選擇產品最重要的指標之一。
        中國是世界的製造工廠,目前全球幾乎所有的知名企業都把生產工廠放在中國,機器人作業代替人員操作已成為市場優勝劣汰的必然選擇。機器視覺產業在中國有著非常廣闊而光明的前景,也使中國機器視覺市場成為全球機器視覺企業的競爭焦點,因此我們要抓住時機,不斷引進提升各項高新技術,促進行業的快速發展。
 


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