美國制造工程師協(xié)會(huì)（SME Society of Manufacturing Engineers）機(jī)器視覺分會(huì)和美國機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)（RIA Robotic Industries Association）的自動(dòng)化視覺分會(huì)對(duì)機(jī)器視覺下的定義為：“機(jī)器視覺是通過光學(xué)器件和非接觸的傳感器自動(dòng)地獲取和處理真實(shí)物體的圖像，以獲得所需信息或用于控制機(jī)器運(yùn)動(dòng)的裝置.通俗的說,機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。

的視覺檢測系統(tǒng)如下圖所示:

工件:被檢測物品 | 光源:提供穩(wěn)定的照明環(huán)境 | 攝像機(jī):獲取圖像的設(shè)備 | 機(jī)械臂:根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的結(jié)果,進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作裝置。

其中圖像處理系統(tǒng)是核心, 目前按照處理算法劃分為模式匹配和深度學(xué)習(xí)。其中模式匹配算法適合于有明確標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用場景, 而深度學(xué)習(xí)算法適合復(fù)雜場景、復(fù)雜非標(biāo)準(zhǔn)缺陷。深度學(xué)習(xí)還具有識(shí)別模型靈活度強(qiáng)，泛化能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

隨著多年來機(jī)器視覺技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)都有深入的應(yīng)用,例如在科學(xué)研究(材料分析,生物分析,化學(xué)分析,生命科學(xué)等),軍事(航天,航空,兵器(敵我目標(biāo)識(shí)別,跟蹤)及測繪),民用(智能交通,安全防范,文字識(shí)別,身份驗(yàn)證等),工業(yè)(質(zhì)量檢測,產(chǎn)品分類,產(chǎn)品包裝,機(jī)器人定位)都有廣泛的應(yīng)用.本文主要介紹機(jī)器視覺在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用。

應(yīng)用場景

機(jī)器視覺伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)日臻成熟，已是現(xiàn)代制造業(yè)的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于食品和飲料、化妝品、制藥、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車制造等行業(yè)。機(jī)器視覺的引入，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢測方法，極大地提高了投放市場的產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。

機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)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(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。

下圖展示的是機(jī)器視覺主要的行業(yè)應(yīng)用:

從機(jī)器視覺的具體應(yīng)用看，電子制造業(yè)應(yīng)用具體在PCB印刷電路、電子封裝、絲網(wǎng)印刷、SMMT表面貼裝、半導(dǎo)體及集成電路、回流和波峰焊，以及智能手機(jī)、平板電腦等消費(fèi)類產(chǎn)品。汽車制造業(yè)的主要應(yīng)用于面板印刷質(zhì)量檢測、精密測量等。食藥和包裝機(jī)械主要集中在封裝缺陷檢測、生產(chǎn)日期檢測、顏色識(shí)別、分揀等方面。印刷機(jī)械則是在于印刷質(zhì)量檢測、印刷字符檢測、條碼識(shí)別等。

管理痛點(diǎn)

經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前制造工廠大部分都采用自動(dòng)化生產(chǎn)，但人工目視檢測崗位仍占據(jù)工廠整體人員的15%-30%。人工目視檢測存在效率低、準(zhǔn)確率低、對(duì)人眼傷害大且成本高的問題。

傳統(tǒng)的機(jī)器視覺檢測設(shè)備雖然已應(yīng)用多年，但其基本基于模式匹配算法，無法解決復(fù)雜場景的復(fù)雜缺陷檢測；泛化能力差，且需要積累大量缺陷圖片庫；漏檢誤檢率高的缺點(diǎn)。

解決方案

機(jī)器視覺技術(shù)將成為大企業(yè)檢測設(shè)備的‘’，其主要有五大典型應(yīng)用：

圖像識(shí)別應(yīng)用

圖像識(shí)別，是利用機(jī)器視覺對(duì)圖像進(jìn)行處理、分析和理解，以識(shí)別各種不同模式的目標(biāo)和對(duì)象。圖像識(shí)別在機(jī)器視覺工業(yè)領(lǐng)域中最典型的應(yīng)用就是二維碼的識(shí)別。將大量的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在二維碼中，通過條碼對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行跟蹤管理，通過機(jī)器視覺系統(tǒng)，可以方便的對(duì)各種材質(zhì)表面的條碼進(jìn)行識(shí)別讀取，大大提高了現(xiàn)代化生產(chǎn)的效率。

圖像檢測應(yīng)用

檢測是機(jī)器視覺工業(yè)領(lǐng)域最主要的應(yīng)用之一。幾乎所有產(chǎn)品都需要檢測，而人工檢測存在著較多的弊端，因此，具有諸多優(yōu)點(diǎn)的機(jī)器視覺在圖像檢測的應(yīng)用方面也非常的廣泛。

視覺定位應(yīng)用

視覺定位要求機(jī)器視覺系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確的找到被測零件并確認(rèn)其位置。在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，設(shè)備需要根據(jù)機(jī)器視覺取得的芯片位置信息調(diào)整拾取頭，準(zhǔn)確拾取芯片并進(jìn)行綁定，這就是視覺定位在機(jī)器視覺工業(yè)領(lǐng)域最基本的應(yīng)用。

物體測量應(yīng)用

機(jī)器視覺工業(yè)應(yīng)用的特點(diǎn)就是其非接觸測量技術(shù)，同樣具有高精度和高速度的性能，但非接觸無磨損，消除了接觸測量可能造成的二次損傷隱患。常見的測量應(yīng)用包括齒輪、接插件、汽車零部件、IC元件管腳、麻花鉆、羅定螺紋檢測等。

物體分揀應(yīng)用

實(shí)際上，物體分揀應(yīng)用是建立在識(shí)別、檢測之后一個(gè)環(huán)節(jié)，通過機(jī)器視覺系統(tǒng)將圖像進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)分揀。在機(jī)器視覺工業(yè)應(yīng)用中常用于食品分揀、零件表面瑕疵自動(dòng)分揀、棉花纖維分揀等。

預(yù)期收益

機(jī)器視覺技術(shù)在減少勞動(dòng)力的同時(shí)，以機(jī)器換人，更高效、更穩(wěn)定的提高生產(chǎn)速度和產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)檢測的缺陷綜合識(shí)別率提高，工作效率提升, 同時(shí)為企業(yè)注入新科技，提升企業(yè)的競爭力，給企業(yè)帶來真正意義上的生產(chǎn)自動(dòng)化，質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)化、品質(zhì)化和自動(dòng)化。