机器视觉系统的广泛应用

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：机器视觉技术的引进，减少了传统的人工检测的劳动强度，极大地提高了产品的生产率和产品的质量。机器视觉在工业方面应用是十分常见的。■任务总结通过学习机器视觉系统的相关基础知识，使学生了解机器视觉系统，熟悉机器视觉系统在工业中的应用与功能，拓宽专业知识面。

机器视觉技术的引进，减少了传统的人工检测的劳动强度，极大地提高了产品的生产率和产品的质量。因为机器视觉系统可以准确而快速地获取大量信息，也易于和设计信息以及加工控制信息集成化，当信息进入到计算机后方便处理。所以在现代自动化生产过程里面，人们把机器视觉系统广泛的作用于质量控制、工况监视和成品检测、包装和物料控制等方面，用机器视觉检测，并引导机器人作业的方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉系统容易实现信息集成，实现计算机集成制造的基础技术，在一些危险的工作环境和人眼难以做出判断的环境和场合，我们就要采用机器视觉来代替人眼作用。同时在大批量生产、传送、装配等的过程中，用人工检测、控制产品的精度不高而且效率低。

机器视觉技术已经运用在许多领域中，包括在工业、科研、军事等方面。机器视觉在工业方面应用是十分常见的。各种产品质量的控制和测量方面，产品的分类和包装，机器人的视觉引导等方面，涉及许多行业：电子、半导体、医用、食品、汽车、印刷等。科研方面也应用到机器视觉，例如生物研究和化学药物等研究。军事方面例如宇航工程、军事目标打击（识别和跟踪）及各种测量。

1）机器视觉系统在电子行业的应用

机器视觉传感技术在半导体工业上的应用早在20年前就已开始，半导体设备是机器视觉技术发源地并一直成为机器视觉赖以生存的巨大市场之一。半导体制造业每一次技术上的飞跃，如晶圆越做越大，而内部线路越做越细，向超细间距式器件挺进；每分钟生产线上需要检测、测量器件的数量越来越多，都将伴随着新一轮半导体、电子生产装备的诞生。随之必将产生新的质量保证系统改善其生产率和保证零次品率，进而促使机器视觉市场不断发展壮大。机器视觉技术本身也随着电子行业以及光学、自动化等技术的发展而不断完善、发展。

2）机器视觉系统在印刷包装中应用

自动印刷品质量检测设备采用的检测系统多是先利用高清晰度、高速摄像镜头拍摄标准图像，在此基础上设定一定标准；然后拍摄被检测的图像，再将两者进行对比。CCD线性传感器将每一个像素的光量变化转换成电子信号，对比之后只要发现被检测图像与标准图像有不同之处，系统就认为这个被检测图像为不合格品。印刷过程中产生的各种错误，对计算机来说只是标准图像与被检测图像对比后的不同，如污迹、墨点色差等缺陷都包含在其中。最早用于印刷品质量检测的是将标准影像与被检测影像进行灰度对比的技术，现在较先进的技术是以RGB三原色为基础进行对比。

概括来讲，机器视觉系统之所以被广泛应用于工业领域，主要具有四个功能：

（1）引导和定位：视觉定位要求机器视觉系统能够快速准确地找到被测零件并确认其位置，上下料使用机器视觉来定位，引导机械手臂准确抓取。在半导体封装领域，设备需要根据机器视觉取得的芯片位置信息调整拾取头，准确拾取芯片并进行绑定，这就是视觉定位在机器视觉工业领域最基本的应用。

（2）外观检测：检测生产线上产品有无质量问题，该环节也是取代人工最多的环节。例如机器视觉涉及的医药领域，其主要检测包括尺寸检测、瓶身外观缺陷检测、瓶肩部缺陷检测、瓶口检测等。

（3）高精度检测：有些产品的精密度较高，达到0.01～0.02 m甚至到μ级，人眼无法检测必须使用机器完成。

（4）识别：就是利用机器视觉对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象，可以达到数据的追溯和采集，在汽车零部件、食品、药品等应用较多。

■任务总结

通过学习机器视觉系统的相关基础知识，使学生了解机器视觉系统，熟悉机器视觉系统在工业中的应用与功能，拓宽专业知识面。

■拓展案例

1.国内外机器视觉技术的发展现状？

2.机器视觉系统的发展趋势？

3.机器视觉系统在自动化行业生产中还有哪些应用？