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機器視覺技術原理深度解析
機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統是指通過機器視覺產品（即圖像攝取裝置，分 CMOS 和CCD 兩種）將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給的圖像處理系統，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號；圖像系統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制現場的設備動作。
概述
機器視覺（Machine vision）
機器視覺系統的特點是提高生產的柔性和自動化程度。在一些不適合于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。而且機器視覺易于實現信息集成，是實現計算機集成制造的基礎技術。正是由于機器視覺系統可以快速獲取大量信息，而且易于自動處理，也易于同設計信息以及加工控制信息集成，因此，在現代自動化生產過程中，人們將機器視覺系統廣泛地用于工況監視、成品檢驗和質量控制等領域。
基本構造
一個典型的工業機器視覺系統包括：光源、鏡頭、 相機（包括CCD 相機和COMS相機）、圖像處理單元（或圖像捕獲卡）、圖像處理軟件、監視器、通訊 / 輸入輸出單元等。
系統可再分為：主端電腦（Host Computer）、影像擷取卡（Frame Grabber）與影像處理器、影像攝影機、CCT鏡頭、顯微鏡頭、照明設備、Halogen光源、LED光源、高周波螢光燈源、閃光燈源、其他特殊光源、影像顯示器、LC機構及控制系統、PLC、PC-Base控制器、精密桌臺、伺服運動機臺。
工作原理
機器視覺檢測系統采用CCD照相機將被檢測 的目標轉換成圖像信號，傳送給的圖像處理系統，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號，圖像處理系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，如面積、數量、位置、長度，再根據預設的允許度和其他條件輸出結果，包括尺寸、角度、個數、合格 / 不合格、有 / 無等，實現自動識別功能。
機器視覺系統的典型結構
照明
照明是影響機器視覺系統輸入的重要因素，它直接影響輸入數據的質量和應用效果。由于沒有通用的機器視覺照明設備，所以針對每個特定的應用實例，要選擇相應的照明裝置，以達到理想的效果。光源可分為可見光和不可見光。常用的幾種可見光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。可見光的缺點是光能不能保持穩定。如何使光能在一定的程度上保持穩定，是實用化過程中急需要解決的問題。另一方面，環境光有可能影響圖像的質量，所以可采用加防護屏的方法來減少環境光的影響。照明系統按其照射方法可分為：背向照明、前向照明、結構光和頻閃光照明等。其中，背向照明是被測物放在光源和攝像機之間，它的優點是能獲得高對比度的圖像。前向照明是光源和攝像機位于被測物的同側，這種方式便于安裝。結構光照明是將光柵或線光源等投射到被測物上，根據它們產生的畸變，解調出被測物的三維信息。頻閃光照明是將高頻率的光脈沖照射到物體上，攝像機拍攝要求與光源同步。
鏡頭
FOV（Field Of Vision）=所需分辨率*亞象素*相機尺寸/PRTM（零件測量公差比）鏡頭選擇應注意：①焦距②目標高度 ③影像高度 ④放大倍數 ⑤影像至目標的距離 ⑥中心點 /節點 ⑦畸變
相機
按照不同標準可分為：標準分辨率數字相機和模擬相機等。要根據不同的實際應用場合選不同的相機和高分辨率相機：線掃描CCD和面陣CCD；單色相機和彩色相機。
圖像采集卡
圖像采集卡只是完整的機器視覺系統的一個部件，但是它扮演一個非常重要的角色。圖像采集卡直接決定了攝像頭的接口：黑白、彩色、模擬、數字等等。
比較典型的是PCI或AGP兼容的捕獲卡，可以將圖像迅速地傳送到計算機存儲器進行處理。有些采集卡有內置的多路開關。例如，可以連接8個不同的攝像機，然后告訴采集卡采用那一個相機抓拍到的信息。有些采集卡有內置的數字輸入以觸發采集卡進行捕捉，當采集卡抓拍圖像時數字輸出口就觸發閘門。
應用領域
機器視覺的應用主要有檢測和機器人視覺兩個方面：
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*性檢測）。
2. 機器人視覺：用于指引機器人在大范圍內的操作和行動，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）。至于小范圍內的操作和行動，還需要借助于觸覺傳感技術。
此外還有：（1）自動光學檢查（2）人臉偵測（3）無人駕駛汽車
機器視覺特點
1.攝像機的拍照速度自動與被測物的速度相匹配，拍攝到理想的圖像；
2.零件的尺寸范圍為2.4mm到12mm，厚度可以不同；
3.系統根據操作者選擇不同尺寸的工件，調用相應視覺程序進行尺寸檢測，并輸出結果；
4.針對不同尺寸的零件，排序裝置和輸送裝置可以調整料道的寬度，使零件在固定路徑上運動并進行視覺檢測；
5.機器視覺系統分辨率達到1600×1200，動態檢測精度可以達到0.02mm；
6.廢品漏檢率為0；
7.本系統可通過顯示圖像監視檢測過程，也可通過界面顯示的檢測數據動態查看檢測結果；
8.具有對錯誤工件及時準確發出剔除控制信號、剔除廢品的功能；
9.系統能夠自檢其主要設備的狀態是否正常，配有狀態指示燈；同時能夠設置系統維護人員、使用人員不同的操作權限；
10.實時顯示檢測畫面，中文界面，可以瀏覽近幾次不合格品的圖像，具有能夠存儲和實時察看錯誤工件圖像的功能；
11.能生成錯誤結果信息文件，包含對應的錯誤圖像，并能打印輸出。