機(jī)器視覺(jué)

機(jī)器視覺(jué)已經(jīng)證明了它的價(jià)值在過(guò)去的十年里的工廠里。與數(shù)字設(shè)備一樣都進(jìn)步了，包括改進(jìn)的計(jì)算能力，減少物理尺寸，擴(kuò)展功能和簡(jiǎn)化操作等。

機(jī)器視覺(jué)通常被理解為意味著在制造環(huán)境中的產(chǎn)品的自動(dòng)化、在線實(shí)時(shí)檢測(cè)。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是一個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)的物理配置和軟件定制工廠使用的產(chǎn)品特性、缺陷檢測(cè)、測(cè)量、和產(chǎn)品功能或代碼識(shí)別。

機(jī)器視覺(jué)的進(jìn)步，與大多數(shù)的數(shù)字系統(tǒng)，是由于顯著增加，計(jì)算機(jī)處理能力，減少物理量，傳感器像素的性能和數(shù)量的傳感器，嵌入式軟件的性能和操作簡(jiǎn)單的像素的改善。由于機(jī)器視覺(jué)已經(jīng)證明了它的實(shí)用性多年來(lái)，性能，速度和通信的進(jìn)步，現(xiàn)在往往是增量。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的功能類(lèi)似于數(shù)碼相機(jī)：它們都需要照明，聚光組件（通常是一個(gè)鏡頭）、光電轉(zhuǎn)換器、傳感器、快門(mén)和微處理器的軟件處理，圖像增強(qiáng)和控制光電存儲(chǔ)通信功能。設(shè)置和操作可以簡(jiǎn)化在兩個(gè)機(jī)器視覺(jué)和數(shù)碼相機(jī)通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序特定的軟件選項(xiàng)，但這可能會(huì)導(dǎo)致不太靈活的特殊需求。這些選項(xiàng)確實(shí)解決了許多常見(jiàn)的問(wèn)題，但是，如果選項(xiàng)滿(mǎn)足當(dāng)前和預(yù)計(jì)的需求，則應(yīng)該使用這些選項(xiàng)。

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)和數(shù)碼相機(jī)可以使用普通的配件增強(qiáng)圖像，如顏色傳感器、濾波器、偏振片、光學(xué)纖維和軟件選項(xiàng)。都可以有電氣/電纜連接到外部組件，如計(jì)算機(jī)和顯示器。視覺(jué)系統(tǒng)往往有硬件和軟件的輸出控制和系統(tǒng)范圍內(nèi)的通信。都有提供更高和更低的性能系統(tǒng)的模型。

特殊光學(xué)通常應(yīng)用在定制的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，因?yàn)橐粋€(gè)應(yīng)用程序的獨(dú)特的要求，因?yàn)樾枰墓鈱W(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

光學(xué)的臨界性質(zhì)，通常被稱(chēng)為光照，以獲得更簡(jiǎn)單，更快，更可靠的結(jié)果進(jìn)行了討論，因?yàn)樗闹匾院驮絹?lái)越多的使用。

 

光學(xué)：照明和光收集組件

光學(xué)檢查要求，最好的可能的光學(xué)對(duì)比度獲得感興趣的情況下，具有顯著的約束。

缺陷往往需要檢測(cè)和尺寸測(cè)量對(duì)雜亂的光學(xué)領(lǐng)域，大景深和產(chǎn)品特征如顏色和表面粗糙度，可以接受的變化。

簡(jiǎn)單的應(yīng)用特殊的光學(xué)技術(shù)，除了基本的照明，如均勻和暗視場(chǎng)照明，可以提高檢測(cè)靈敏度，可靠性，速度，并減少硬件和軟件的需求。

應(yīng)用光學(xué)技術(shù)處理在光照射傳感器之前的信息攜帶的光。

 

特殊的光學(xué)圖像處理技術(shù)包括：

光學(xué)空間濾波

結(jié)構(gòu)化照明

誘導(dǎo)的光學(xué)特性

形和隨機(jī)光纖束

遠(yuǎn)心鏡頭

差分檢測(cè)

波前編碼

 

對(duì)于用于制造集成電路的集成電路和用于制造集成電路的光刻掩模的缺陷的檢測(cè)，光學(xué)空間濾波可以被用來(lái)消除從圖像的集成電路信息，并顯示在檢測(cè)到的圖像的唯一的缺陷。

圖像的同一個(gè)區(qū)域，在光學(xué)圖像處理之前和之后，可以比較與相同的相機(jī)設(shè)置和軟件用于兩個(gè)圖像。對(duì)于上線使用，相對(duì)較低的分辨率的傳感器與數(shù)字閾值后，可以使用光學(xué)成像處理。

在復(fù)雜的檢測(cè)系統(tǒng)，包括光學(xué)和雷達(dá)的專(zhuān)家，一般認(rèn)為，從第一階段的任何檢測(cè)系統(tǒng)中獲得的信息的質(zhì)量可以開(kāi)發(fā)一個(gè)更簡(jiǎn)單，更快，更敏感和更可靠的系統(tǒng)是至關(guān)重要的。在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的第一階段是利用對(duì)象或感興趣的對(duì)象的光學(xué)性質(zhì)的光學(xué)系統(tǒng)。

通過(guò)填寫(xiě)在圖形屏幕上所需的要求，而不是編寫(xiě)和測(cè)試軟件代碼，軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間減少。

利用光的變化

通過(guò)利用產(chǎn)品的材料的光學(xué)變化，結(jié)構(gòu)和處理，以提高信號(hào)的信噪比或光學(xué)對(duì)比度，可以通過(guò)光學(xué)獲得高的信噪比。感興趣的樣品本身是一個(gè)光學(xué)元件。

 

四產(chǎn)品屬性，分別或在一起，可以用來(lái)改善從背景干擾的功能的歧視（或S / N）：

幾何

光譜特性

極化

誘導(dǎo)的光學(xué)特性

 

考慮這些例子：

光學(xué)空間濾波可以利用不同特征的形狀或幾何形狀改變由半導(dǎo)體晶片或光掩模目標(biāo)反射或透射的光的分布。如果光分布沒(méi)有改變，那么由相機(jī)收集的光將不會(huì)改變從與目標(biāo)的相互作用，使沒(méi)有成像。

熱處理和劃痕，可以導(dǎo)致在表面材料的變化，提供一個(gè)光譜手段檢測(cè)未退火的面積和表面損傷。

在固體中的分子的排列，如在一些擠壓材料的處理，結(jié)果在通過(guò)材料傳輸?shù)墓獾钠瘛?/span>

不同的壓力在汽車(chē)輪胎的結(jié)果在地下分層面膨脹的變化。然后通過(guò)光學(xué)比較相同的光場(chǎng)在不同的壓力下，可以檢測(cè)到的誘導(dǎo)的表面變化。

LED性能的改進(jìn)已越來(lái)越多地應(yīng)用于相機(jī)和照明制造商。攝像機(jī)或單獨(dú)的單位的LED單元提供由中央處理單元（中央處理器）控制的照明。這減少了系統(tǒng)所需的物理空間，并簡(jiǎn)化了光照控制 。

 

集成系統(tǒng)和智能相機(jī)

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的范圍從小型、集成單元（智能相機(jī)）電腦控制單元與圖像采集卡高速多處理器系統(tǒng)。

在高端，改進(jìn)包括增強(qiáng)的通信能力已宣布在最近幾個(gè)月，允許使用以太網(wǎng)，PC，機(jī)器人和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和圖像傳輸?shù)揭粋€(gè)企業(yè)文件服務(wù)器或顯示為運(yùn)營(yíng)商使用。

戲劇性的變化也已在小的集成單元，也被稱(chēng)為智能相機(jī)，包括鏡頭和相機(jī)功能的基本的相機(jī)控制速度和曝光，微處理器，軟件，數(shù)據(jù)和控制硬件的溝通手段，有時(shí)集成光源，通常為一個(gè)LED陣列。

一系列的功能是可與這些智能相機(jī)，和傳感器是可用的顏色，以及黑色和白色。1200像素/英寸1電荷耦合器件（CCD）可用1600個(gè)智能相機(jī)在15幀的操作，在2009的夏天宣布；這允許更高的分辨率和大視場(chǎng)的每幀不犧牲分辨率。

智能相機(jī)比想象的要小。單位是從不同的制造商提供的尺寸小，30，60，30毫米和44，44，39毫米，然后添加一個(gè)鏡頭。

有持續(xù)的公告更好的功能，在傳感器功能，軟件應(yīng)用，通信和照明選項(xiàng)。

 

CCD與CMOS傳感器

CCD和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）傳感器是兩個(gè)領(lǐng)先的多像素的硅傳感器，在線性和面積陣列。雙方都在繼續(xù)看到性能和降低成本的改進(jìn)。的選擇通常取決于他們的規(guī)格和具體的需求。CMOS的性能有所提高，他們是最普通的手機(jī)。

從個(gè)人的CMOS像素信號(hào)被輸出使用，而所有的CCD像素之前需要從每個(gè)像素的信號(hào)可以進(jìn)行閱讀，他們提供更快的數(shù)據(jù)采集時(shí)的利益有限的區(qū)域是足夠的一個(gè)特定的應(yīng)用程序。

CCD被選擇的傳感器由于其較低的噪音水平和更均勻的響應(yīng)在傳感器。

 

軟件

生成軟件，適用于新的情況下，往往是一個(gè)耗時(shí)的操作。圖形和視覺(jué)輔助程序的程序已經(jīng)發(fā)展到允許運(yùn)營(yíng)商和系統(tǒng)集成商開(kāi)發(fā)程序，通過(guò)使用圖形，選擇應(yīng)用程序，并點(diǎn)擊工具箱菜單。程序是可重復(fù)使用的其他應(yīng)用程序。

與一些視覺(jué)系統(tǒng)，腳本系統(tǒng)允許一個(gè)序列的步驟，自動(dòng)記錄由鼠標(biāo)控制的手動(dòng)操作。然后，該序列可以被用于一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的程序中。該程序可以輔以軟件程序從軟件工具箱和軟件完全兼容的腳本代碼庫(kù)。這使得軟件開(kāi)發(fā)展現(xiàn)得如同虛擬模型一樣。

機(jī)器視覺(jué)已經(jīng)證明了它的價(jià)值在過(guò)去的十年里的工廠。與數(shù)字設(shè)備，進(jìn)步往往包括提高計(jì)算能力，內(nèi)存，通信和與其他單位的兼容性，在生產(chǎn)線，減少物理尺寸，擴(kuò)大功能和簡(jiǎn)化操作。

光學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，以增加S / N比或歧視，導(dǎo)致可靠性，靈敏度和線速度的改善，正在增加。

此外，更多的努力被施加在轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)化的系統(tǒng)，需要調(diào)整為更容易自動(dòng)化單元。更簡(jiǎn)單的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)和通信和生產(chǎn)控制單元之間的互操作性越來(lái)越多地被提供。

 

技術(shù)提示

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)集成單位小范圍，或智能相機(jī)，電腦控制單元與圖像采集卡、高速多處理器系統(tǒng)。

在高端，最近的改進(jìn)包括增強(qiáng)的通信能力，允許使用以太網(wǎng)，PC，機(jī)器人和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和圖像傳輸?shù)揭粋€(gè)企業(yè)文件服務(wù)器或顯示為運(yùn)營(yíng)商使用。

變化也有小型一體化單位取得，也稱(chēng)為智能相機(jī)，包括鏡頭與相機(jī)功能的基本相機(jī)來(lái)控制速度和曝光，微處理器和軟件。