人類想要實(shí)現(xiàn)一系列的基本活動，如生活、工作、學(xué)習(xí)就必須依靠自身的器官，除腦以外，最重要的就是我們的眼睛了，（工業(yè)）機(jī)器人也不例外，要完成正常的生產(chǎn)任務(wù)，沒有一套完善的，先進(jìn)的視覺系統(tǒng)是很難想象的。

機(jī)器視覺系統(tǒng)就是利用機(jī)器代替人眼來作各種測量和判斷。它是計(jì)算科的一個重要分支，它綜合了光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)軟硬件等方面的技術(shù)，涉及到計(jì)算機(jī)、圖像處理、模式識別、人工智能、信號處理、光機(jī)電一體化等多個領(lǐng)域。圖像處理和模式識別等技術(shù)的快速發(fā)展，也大大地推動了機(jī)器視覺的發(fā)展。

一般來說，機(jī)器視覺系統(tǒng)包括了照明系統(tǒng)、鏡頭、攝像系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)。對于每一個應(yīng)用，我們都需要考慮系統(tǒng)的運(yùn)行速度和圖像的處理速度、使用彩色還是黑白攝像機(jī)、檢測目標(biāo)的尺寸還是檢測目標(biāo)有無缺陷、視場需要多大、分辨率需要多高、對比度需要多大等。

從功能上來看，典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)可以分為：圖像采集部分、圖像處理部分和運(yùn)動控制部分。

機(jī)人視覺系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：

1、非接觸測量，對于觀測者與被觀測者都不會產(chǎn)生任何損傷，從而提高系統(tǒng)的可靠性。

2、具有較寬的光譜響應(yīng)范圍，例如使用人眼看不見的紅外測量，擴(kuò)展了人眼的視覺范圍。

3、長時間穩(wěn)定工作，人類難以長時間對同一對象進(jìn)行觀察，而機(jī)器視覺則可以長時間地作測量、分析和識別任務(wù)。

4、機(jī)器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通、醫(yī)療、金融甚至體育、娛樂等等行業(yè)都獲得了廣泛的應(yīng)用，可以說已經(jīng)深入到我們的生活、生產(chǎn)和工作的方方面面。

一、系統(tǒng)構(gòu)成

視覺系統(tǒng)簡單來說就可以用三個及獨(dú)立又相互聯(lián)系的模塊來概括：目標(biāo)物圖像的采集、圖像的處理、指令的發(fā)出。

視覺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)兩大部分。

（一）視覺系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

視覺系統(tǒng)的硬件主要由鏡頭、攝像機(jī)、圖像采集卡、輸入輸出單元、控制裝置構(gòu)成。

一套視覺系統(tǒng)的好壞則分別取決于攝像機(jī)像素的高低，硬件質(zhì)量的優(yōu)劣，更重要的是各個部件間的相互配合和合理使用。

（二）視覺系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

視覺系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是一個復(fù)雜的課題，不僅要考慮到程序設(shè)計(jì)的最優(yōu)化，還要考慮到算法的有效性，及其能否實(shí)現(xiàn)，在軟件設(shè)計(jì)的過程中要考慮到可能出現(xiàn)的問題。

視覺系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)完成還要對其魯棒性進(jìn)行檢測和提高，以適應(yīng)復(fù)雜的外部環(huán)境。

二、工作原理

機(jī)器人視覺硬件主要包括圖像獲取和視覺處理兩部分，而圖像獲取由照明系統(tǒng)、視覺傳感器、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器和幀存儲器等組成。機(jī)器人視覺通過視覺傳感器獲取環(huán)境的二維圖像，并通過視覺處理器進(jìn)行分析和解釋，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為符號，讓機(jī)器人能夠辨識物體，并確定其位置。

具體過程如下：

三、實(shí)際應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器視覺難點(diǎn)在于精度和速度，要求都在毫米級，且工業(yè)領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人抓手的變動是在三維空間內(nèi)。根據(jù)功能不同，機(jī)器人視覺可分為視覺檢驗(yàn)和視覺引導(dǎo)兩種。

1、食品安全監(jiān)測

在流水化作業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量檢測方面，需要機(jī)器視覺觀察、識別、發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的錯誤和疏漏。

2、制造業(yè)

機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機(jī)器視覺來替代人工視覺；

同時，在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，人工視覺效率低且精度不高，機(jī)器視覺檢測可以提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度，且易于實(shí)現(xiàn)信息集成。

3、太陽能、交通監(jiān)控

太陽能電池和模塊生產(chǎn)者使用機(jī)器視覺來檢測產(chǎn)品、識別和跟蹤產(chǎn)品以及裝配產(chǎn)品。

在交通監(jiān)控領(lǐng)域，可應(yīng)用于車牌識別技術(shù)、圖像分析技術(shù)，自動識別車牌，發(fā)現(xiàn)違章停車、逆行、發(fā)現(xiàn)交通肇事車輛等。

四、市場前景

傳統(tǒng)制造業(yè)面臨新的顛覆，轉(zhuǎn)型升級將給中國自動化行業(yè)帶來巨大的市場機(jī)遇。而機(jī)器視覺作為自動化界高智能化產(chǎn)品，未來具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

中國的電子制造和代工廠商過去幾年正在采購大量自動化設(shè)備取代人工，以應(yīng)對中國愈演愈烈的缺工現(xiàn)象，未來幾年這一現(xiàn)象將達(dá)到高潮。臺資工廠紛紛選擇提高自動化程度，其自動化換裝高潮將在未來2-3年內(nèi)到來，必將為機(jī)器視覺產(chǎn)品在該行業(yè)的應(yīng)用帶來新的增長點(diǎn)。

審核編輯 ：李倩