光學(xué)系統(tǒng)是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中不可或缺的部分,是用于采集適于處理的圖片信息,如果沒(méi)有適合的光學(xué)系統(tǒng)采集適于處理的圖片,則難以有效地完成圖像檢測(cè),甚至直接導(dǎo)致檢測(cè)的失敗。
因此,適合的光學(xué)系統(tǒng)是成功完成機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的前提條件。一個(gè)典型的光學(xué)系統(tǒng)包括光源、相機(jī)、鏡頭。
而光學(xué)系統(tǒng)的基本要素有分辨率、像素、光圈、焦距、景深和視野(FOV&DOV)、光源與成像(亮場(chǎng)和暗場(chǎng))、相機(jī)和光源工作距離等重要參數(shù)。光學(xué)系統(tǒng)的深入研究及應(yīng)用已有百年,一般自動(dòng)化方案都只做光學(xué)系統(tǒng)合適度匹配。
圖像處理系統(tǒng)是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的核心,光學(xué)系統(tǒng)取得圖像后,我們需要對(duì)圖像進(jìn)行處理分析和計(jì)算并輸出,檢測(cè)結(jié)果。圖像本身只能在圖像處理后找到圖像中所需的特征,以便進(jìn)一步執(zhí)行其他命令動(dòng)作。
圖像處理系統(tǒng)包括軟件和硬件兩部分,目前市場(chǎng)主流的機(jī)器視覺(jué)圖像處理系統(tǒng)有兩種;
PC Based系統(tǒng)采用PC作為處理平臺(tái),通過(guò)圖像采集卡和模擬相機(jī)或直接通過(guò)數(shù)字相機(jī)采集圖片,依托PC處理平臺(tái),處理速度快,可運(yùn)行復(fù)雜的圖像處理算法;可帶多個(gè)相機(jī);可根據(jù)用戶要求自行開(kāi)發(fā)處理程序和用戶界面。但由于其開(kāi)發(fā)工具為高級(jí)編程語(yǔ)言,開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng),難度大,維護(hù)成本較高。等同自行重新開(kāi)發(fā)完成新的應(yīng)用模塊
嵌入式系統(tǒng)將相機(jī)、圖像采集模塊、處理器、存儲(chǔ)器、通訊模塊、I/O集成一體,穩(wěn)定性更高,開(kāi)發(fā)周期較短,難度相對(duì)較低,但由于其硬件結(jié)構(gòu)限制,通常只能帶一至兩個(gè)相機(jī),程序開(kāi)發(fā)不如PCBased系統(tǒng)靈活,運(yùn)行速度和算法復(fù)雜度不如PC Based系統(tǒng)。等同購(gòu)入公版模塊,方便但用途受限
兩種系統(tǒng)各有利弊。
檢測(cè)點(diǎn)數(shù)少,檢測(cè)要求可能發(fā)生變化,項(xiàng)目周期緊急的應(yīng)用更適合選用嵌入式系統(tǒng);檢測(cè)點(diǎn)數(shù)多,速度要求高,檢測(cè)要求相對(duì)穩(wěn)定,項(xiàng)目周期寬松的應(yīng)用更適合選用PC Based系統(tǒng)。開(kāi)發(fā)平臺(tái)、應(yīng)用軟件、圖像處理軟件是否先進(jìn)是機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用成功的關(guān)鍵。
在完成所有的圖像采集和圖像處理工作之后,我們需要輸出圖像處理的結(jié)果,并進(jìn)行動(dòng)作(報(bào)警、剔除、位移等),并通過(guò)人機(jī)界面顯示生產(chǎn)信息,并在型號(hào)、參數(shù)發(fā)生改變時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行切換和修改工作。
作為工業(yè)機(jī)器人的核心部件之一,機(jī)器人控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)器人的性能有決定性的影響。它的運(yùn)動(dòng)控制相當(dāng)于自動(dòng)化的一個(gè)分支。
使用伺服機(jī)構(gòu)裝置驅(qū)動(dòng),例如液壓泵,以線性地執(zhí)行或電機(jī)來(lái)控制機(jī)器的位置以及速度,隨著當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)的提升,機(jī)器人的精度及速度都已達(dá)到非常高的水平了。
機(jī)器視覺(jué)不是單一的應(yīng)用。
三個(gè)部分缺一不可,選取合適的光學(xué)系統(tǒng),采集適合處理的圖像,是完成視覺(jué)檢測(cè)的基本條件,開(kāi)發(fā)穩(wěn)定可靠的圖像處理軟件是視覺(jué)檢測(cè)的核心任務(wù),可靠的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和人性化的人機(jī)界面是實(shí)現(xiàn)終功能的臨門一腳。
機(jī)器視覺(jué)技術(shù)使機(jī)器具有感知外界的眼睛,使機(jī)器具有與人類相同的視覺(jué)功能,從而實(shí)現(xiàn)各種檢測(cè)、判斷、識(shí)別和測(cè)量功能?,F(xiàn)在機(jī)器視覺(jué)的軟硬件產(chǎn)品逐漸演變?yōu)楫a(chǎn)品生產(chǎn)和制造各階段的重要組成部分。
因此,這對(duì)系統(tǒng)的集成提出了更高的要求。很多自動(dòng)化公司需要集成的生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng),需要集合機(jī)器視覺(jué)與多種工業(yè)生產(chǎn)器械共同協(xié)同運(yùn)作,比如工業(yè)機(jī)器人。它廣泛應(yīng)用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等多領(lǐng)域。
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,機(jī)器人與人之間的視覺(jué)差距正在逐漸縮小。視覺(jué)技術(shù)的成熟和發(fā)展使其在工業(yè)制造中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。