【机器视觉】FANUC机器人视觉功能详解；智能工厂对机器视觉有啥需求？
3D视觉应用 发那科
iRVision 2.5D 视觉堆垛
视觉堆垛程序通过相机视野内目标比例的变化来估算目标的高度并引导机器人的运动补偿目标的偏移，不但包括X轴，Y轴和X-Y平面旋转度R，也同时包括Z轴。
使用iRVision 2.5D允许机器人只借助一个普通2D相机来拾取码放堆集的目标。
iRVision 视觉堆垛程序_1
（从寄存器R提取Z轴偏移）
frameborder="0" allowfullscreen="allowfullscreen" scrolling="no" class="video_iframe" data-vidtype="-1" data-ratio="1.8181818181818181" data-w="640" data-src="http://v.qq.com/iframe/player.html?vid=h0381psxop1&width=670&height=376.875&auto=0" style="display: block; width: 670px !important; height: 376.875px !important;" width="670" height="376.875" data-vh="376.875" data-vw="670" src="http://v.qq.com/iframe/player.html?vid=h0381psxop1&width=670&height=376.875&auto=0"/>此功能通过视觉计算寻找目标的2D位置和指定的寄存器数值，并引导机器人的运动补偿目标的偏移，不但包括X轴，Y轴和X-Y平面旋转度R，也同时包括Z轴。
寄存器R被用作存储已知的目标Z轴高度，或者通过距离传感器检测出的Z轴高度信息。
iRVision 视觉堆垛程序_2
（从堆垛层数提取Z轴偏移）
此功能通过视觉结合视觉检测结果和根据目标比例确定的目标层数（目标高度）计算目标的位置。目标层数依照参考比例和高度数据自动确定，因而，即使在视觉检测中存在细微的比例误差，也可以通过一个离散的层数（目标高度）来计算目标的具体位置。
iRVision 2DV 复数视野功能
2D复数视野程序提供通过若干固装式照相机定位大型目标的能力，对通过Robot-Mounted式照相机进行检测同样有效。
iRVision 3DL 复数视野功能
3D复数视野程序提供通过若干固装式3D照相机定位大型目标的能力，对通过Robot-Mounted式照相机进行检测同样有效。
iRVision 浮动坐标系功能
（Floating Frame）
Robot-mounted 式照相机的标定可以用于如下图所示任意位置和方向下的iRVision程序。2D状态下的移动补偿与照相机实际位置相关联。照相机的标定可以在任意位置下进行。减少示教工作量。
iRVision 3DL LED 光源控制
此功能支持在3DL视觉程序中，在捕获2D图象和激光照射图象时，同步控制LED光源的ON/OFF。通过此功能，可以获得适当的外部光线环境，提升整个视觉系统的能力。
iRVision 自动曝光功能
根据周围环境光线强度的变化，iRVision将自动调节曝光时间，以取得和示教良好图象类似的成像效果，全天候运行可能。
iRVision 多重曝光功能
通过多个不同曝光时间的成像，选择一个接近示教效果的成像，以取得一个具有宽泛的、动态的曝光范围和成像效果。此功能在环境光线变化强烈时会有较好的效果。
iRVision 环形网络功能
（Robot Ring）
通过此功能，未附有 iRVision 视觉系统的机器人可以通过网络调用附有 iRVision 视觉系统的机器人的偏移检测数据。
iRVision 斑点检测功能
（Blob Locator Tool）
在成像范围内检测与示教模型具有相似特性（如周长、曲率等）的二元（黑白）目标位置。与条件检测（Conditional execution tool）同时使用，可以应用于目标排列和品质检测等多种场合。
iRVision 灰度检测功能
（Histogram Tool）
在指定区域内检测光线强度（成像灰度），且计算多种特性例如平均数、最大值、最小值等。与条件检测（Conditional execution tool）同时使用，可以对应目标排列和目标在位检测等多种场合。
此功能等同 V-500iA/2DV 中 Associate tool。
iRVision 多窗口检测功能
（Multi-Window Tool
通过机器人控制器内寄存器R的数值变化切换对应的预设搜索窗口。
iRVision 多目标检测功能
（Multi-Locator Tool）
通过机器人控制器内寄存器R的数值变化切换对应的预设目标视觉程序。
iRVision 长度计测功能
（Caliper Tool）
对应指定区域，侦测目标边缘并测量两条边缘间长度（单位：像素pixel），乘以转换因子可以换算为mm。可以对应目标排列及品质检测等应用场合。
iRVision 截面检测功能
（Cross Section）
侦测目标的局部3D特性，显示沿激光衍条照射路径上的目标截面形状。对在3D视觉程序中因2D成像缺乏有效的特征量而无法进行准确定位时会比较有效。
iRVision 子检测功能
（Child Tool）
允许在一个父目标检测（GPM locator tool）下添加一个子目标检测（GPM locator tool）构成二级检测目录。子检测将根据父检测的结果进行动态的判定。与条件检测（Conditional execution tool）同时使用，可以对应目标排列和目标在位检测等多种场合。
iRVision 定位调整功能
（Position Adjust Tool）
依据子检测的结果，对应目标表面明显特征（如孔，键槽）调整父检测的定位位置，获得更精确的偏移和旋转数据。对不能以整个示教模型进行方向性定位的应用较有效。对一个上级检测，可以使用多个下级子检测来分析目标的多种局部特性。
iRVision 曲面匹配功能
（Curved Surface Matching Tool）
通过目标表面阶梯状的光线强度分布（亮或暗，模型内显示为不同颜色）来检测曲面目标的偏移与旋转。识别全圆形物体可能。
iRVision 计测输出功能
（Measurement Output Tool）
输出测量数值（Locator tool中的”Score/分值“、”Size/比例“，Caliper tool中的”Length/长度“等）至视觉寄存器VR。这些数据可以复制至机器人数据寄存器R并在TP程序中自由调用。
iRVision 视觉替换功能
（ Vision Shift）
通过视觉程序调整机器人TP程序以对应实际的工件位置，只需在机器人手爪端添加一台相机即可执行此功能。固定工件上的3处任意的参考点的位置数据将被自动检测并计算出补偿数据。在离线编程或机器人系统搬迁后，使用此功能可极大减少机器人重新示教的时间。
iRVision 视觉零位功能
（ Vision Mastering）
通过视觉程序补偿机器人J2~J5轴的零位数据，只需在机器人手爪端添加一台相机即可执行此功能。机器人变换不同的姿态，相机与确定目标点间的相对位置数据将被自动检测并计算补偿数据。此功能可应用于提升机器人TCP示教准确性，Vision shift 离线编程和其他视觉应用。
iRVision 视觉坐标系设置功能_1
（ Vision Frame Set）
通过视觉程序设置机器人TCP，只需在机器人手爪端TCP对应位置添加一台相机即可执行此功能。机器人变换不同的姿态，基于对应用户坐标系下相机与目标点间的相对位置数据将被自动检测并计算机器人对应TCP。此功能可提升TCP示教的速度和精确性。
iRVision 视觉坐标系设置功能_2
（ Vision Frame Set）
坐标系设置的另一种功能：通过视觉设置一个与视觉标定板对等的用户坐标系。通过装置在机器人手爪末端的相机，用户坐标系UF设置在视觉标定板的原点位置（四点法），或当视觉标定板装置在机器人手爪末端，则工具坐标系UT设置在视觉标定板的原点位置（六点法）。
来源：智能方
智能工厂对机器视觉有啥需求？
机器视觉在智能工厂中扮演着重要的角色，可以有效增加产能、提升产品合格率。
在选择机器视觉系统时，传统工业智能视觉设备的优势是体积小、集成度高、便于开发使用;嵌入式机器视觉系统的优势则在于其配置的弹性特征，具备较高的拓展性。在智能工厂的建设过程中，对机器视觉系统的要求是，既要降低成本，还要满足快速变化的视觉应用需求。
智能工厂对机器视觉有啥需求？
性能与处理能力。如何提升产能，系统性能与处理能力(throughput)扮演着关键的角色。就一般机器视觉系统而言，高分辨率与高帧率(每秒显示帧数)就像鱼与熊掌一样，不可兼得。在一般实际的应用中，通常是高分辨率但低帧率或低分辨率但高帧率的应用组合。如果想要两者兼得，惟一的出路就是使用高端CPU处理器来补足分辨率与帧率加乘出来的结果。如何以合理的成本，取得最佳的处理性能，是系统开发人员所关心的。
产线环境。工厂的环境通常是较为恶劣的，例如在饮料生产包装的产线，系统可能会直接接触到液体。而在工具机加工的环境中，则是充满切削工件的恶劣环境。如果机器视觉系统必须就近配置在严苛的产线环境中，那么选择具备防水、防尘能力的产品才能达到该需求。
多组生产工作站。在工厂环境中，一个成品的上市，从组件的制造、半成品的取放、质量的检验到出货的包装，必须要经过层层不同的工作站。举例来说，CNC机台负责组件的车削加工，通过工业机器人的取件，通过工业相机让工件定位后，才开始进行工件的切割;完成后进入到检测的站台，进行缺陷检测;过关的成品在包装区进行出货条形码的扫读。多组生产工作站之间，如何让系统之间容易整合与沟通，是工厂是否智能化的一大关键。
软件开发环境。软件解决方案开发的难易度与整合度，是所有导入智能化系统的工程人员心中的一大担忧，也往往是决定项目成败的最重要因素。如何缩短开发时间，降低系统开发成本，是重要的关键。
我国机器视觉发展现状
我国机器视觉行业的起步比较晚，集中度也不是很高，最开始主要是代理国外品牌。近几年，很多的经销商开始自主开发产品，但在行业分布、渠道分销以及成熟的自动化产品等方面还是和国外有一定差距。国内机器视觉的相对成熟的自动化产品质量以及技术含量偏低，市场也远远没有饱和。
机器视觉企业大体可以分为层开发厂商、二次开发厂商和产品代理商。国内机器视觉企业主要为国外机器视觉产品代理商和系统二次开发厂商。目前进入我国机器视觉市场的国外品牌有100多家，我国本土的企业负责销售代理的企业有200多家，专业的系统集成商超过50家。我国真正的专业机器视觉底层厂商凤毛麟角，本土机器视觉系统厂商和机器视觉系统元器件生产商存在缺失。
我国机器视觉的发展趋势
工业4.0离不开智能制造，智能制造离不开机器视觉。机器视觉是实现工业自动化和智能化的必要手段，相当于人类视觉在机器上的延伸。机器视觉具有高度自动化、高效率、高精度和适应较差环境等优点，将在我国工业自动化的实现过程中产生重要作用。
视觉图像技术需要重点构建四大核心能力：
第一，智能识别。海量信息快速收敛，从大量信息中找到关键特征，准确度和可靠度是关键。
第二，智能测量。测量是工业的基础，要求精准度。
第三，智能检测。在测量的基础上，综合分析判断多信息多指标，关键点上是基于复杂逻辑的智能化判断。
第四，智能互联。图像的海量数据在多节点采集互联，同时将人员、设备、生产物资、环境、工艺等等数据互联，衍生出深度学习、智能优化、智能预测等等创新能力，真正展示出工业4.0的威力。
机器视觉的相关产品
一个典型的工业机器视觉系统包括：光源、镜头、相机(包括CCD相机和COMS相机)、图像处理单元(或图像捕获卡)、图像处理软件、监视器、通讯/输入输出单元等。
(一)机器视觉核心部件：
智能相机：黑白智能相机、线扫描智能相机、彩色智能相机、CMOS智能相机、ID读码器等；
板卡：黑白采集卡、图像压缩/解压板卡、彩色采集卡等；
软件包：图像处理软件、机器视觉工具软件；
配件：工业相机、CMOS相机、CCD相机、面阵相机、行扫描相机、红外相机、1394接口相机；
工业镜头：FA镜头、高分辨率镜头、图像扫描镜头、聚光透镜、远心镜头等；
光源：LED光源、紫外照明系统、红外光源、光纤照明系统等；
辅助产品：传感器、标定块、光栅、垫圈、连线及连接器、电源、底板。
(二)机器视觉辅件：
图像处理系统：光学文字、识别系统、自动化/机器人技术、红外图像系统；
机器视觉集成：字符处理和识别系统、自动化/机器人技术、红外图像系统、烟草、印钞、电子组装、质量检测、自动识别(OCR/OCV)、测量、智能视觉、表面检测、印刷、包装、复杂工业对象视觉在线、汽车制造、车牌、智能交通、生物特征识别、监控、医疗检测、光学检查等系统。
由于机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。
但是机器视觉技术比较复杂，最大的困难在于人的视觉机制尚不清楚。人可以用内省法描述对某一问题的解题过程，从而用计算机加以模拟。但尽管每一个正常人都是"视觉专家"，却不可能用内省法来描述自己的视觉过程。因此建立机器视觉系统是十分困难的任务。
可以预计的是，随着机器视觉技术自身的成熟和发展，它将在现代和未来制造企业中得到越来越广泛的应用。
人工智能赛博物理操作系统
AI-CPS OS
“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能）分支用来的今天，企业领导者必须了解如何将“技术”全面渗入整个公司、产品等“商业”场景中，利用AI-CPS OS形成数字化+智能化力量，实现行业的重新布局、企业的重新构建和自我的焕然新生。
AI-CPS OS的真正价值并不来自构成技术或功能，而是要以一种传递独特竞争优势的方式将自动化+信息化、智造+产品+服务和数据+分析一体化，这种整合方式能够释放新的业务和运营模式。如果不能实现跨功能的更大规模融合，没有颠覆现状的意愿，这些将不可能实现。
领导者无法依靠某种单一战略方法来应对多维度的数字化变革。面对新一代技术+商业操作系统AI-CPS OS颠覆性的数字化+智能化力量，领导者必须在行业、企业与个人这三个层面都保持领先地位：
重新行业布局：你的世界观要怎样改变才算足够？你必须对行业典范进行怎样的反思？
重新构建企业：你的企业需要做出什么样的变化？你准备如何重新定义你的公司？
重新打造自己：你需要成为怎样的人？要重塑自己并在数字化+智能化时代保有领先地位，你必须如何去做？
AI-CPS OS是数字化智能化创新平台，设计思路是将大数据、物联网、区块链和人工智能等无缝整合在云端，可以帮助企业将创新成果融入自身业务体系，实现各个前沿技术在云端的优势协同。AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量与行业、企业及个人三个层面的交叉，形成了领导力模式，使数字化融入到领导者所在企业与领导方式的核心位置：
精细：这种力量能够使人在更加真实、细致的层面观察与感知现实世界和数字化世界正在发生的一切，进而理解和更加精细地进行产品个性化控制、微观业务场景事件和结果控制。
智能：模型随着时间（数据）的变化而变化，整个系统就具备了智能（自学习）的能力。
高效：企业需要建立实时或者准实时的数据采集传输、模型预测和响应决策能力，这样智能就从批量性、阶段性的行为变成一个可以实时触达的行为。
不确定性：数字化变更颠覆和改变了领导者曾经仰仗的思维方式、结构和实践经验，其结果就是形成了复合不确定性这种颠覆性力量。主要的不确定性蕴含于三个领域：技术、文化、制度。
边界模糊：数字世界与现实世界的不断融合成CPS不仅让人们所知行业的核心产品、经济学定理和可能性都产生了变化，还模糊了不同行业间的界限。这种效应正在向生态系统、企业、客户、产品快速蔓延。
AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量通过三个方式激发经济增长：
创造虚拟劳动力，承担需要适应性和敏捷性的复杂任务，即“智能自动化”，以区别于传统的自动化解决方案；
对现有劳动力和实物资产进行有利的补充和提升，提高资本效率；
人工智能的普及，将推动多行业的相关创新，开辟崭新的经济增长空间。
给决策制定者和商业领袖的建议：
超越自动化，开启新创新模式：利用具有自主学习和自我控制能力的动态机器智能，为企业创造新商机；
迎接新一代信息技术，迎接人工智能：无缝整合人类智慧与机器智能，重新
评估未来的知识和技能类型；
制定道德规范：切实为人工智能生态系统制定道德准则，并在智能机器的开
发过程中确定更加明晰的标准和最佳实践；
重视再分配效应：对人工智能可能带来的冲击做好准备，制定战略帮助面临
较高失业风险的人群；
开发数字化+智能化企业所需新能力：员工团队需要积极掌握判断、沟通及想象力和创造力等人类所特有的重要能力。对于中国企业来说，创造兼具包容性和多样性的文化也非常重要。
子曰：“君子和而不同，小人同而不和。” 《论语·子路》云计算、大数据、物联网、区块链和 人工智能，像君子一般融合，一起体现科技就是生产力。
如果说上一次哥伦布地理大发现，拓展的是人类的物理空间。那么这一次地理大发现，拓展的就是人们的数字空间。在数学空间，建立新的商业文明，从而发现新的创富模式，为人类社会带来新的财富空间。云计算，大数据、物联网和区块链，是进入这个数字空间的船，而人工智能就是那船上的帆，哥伦布之帆！
新一代技术+商业的人工智能赛博物理操作系统AI-CPS OS作为新一轮产业变革的核心驱动力，将进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量，并创造新的强大引擎。重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节，形成从宏观到微观各领域的智能化新需求，催生新技术、新产品、新产业、新业态、新模式。引发经济结构重大变革，深刻改变人类生产生活方式和思维模式，实现社会生产力的整体跃升。
产业智能官 AI-CPS
用“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能），在场景中构建状态感知-实时分析-自主决策-精准执行-学习提升的认知计算和机器智能；实现产业转型升级、DT驱动业务、价值创新创造的产业互联生态链。
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新技术：“云计算”、“大数据”、“物联网”、“区块链”、“人工智能”；新产业：“智能制造”、“智能金融”、“智能零售”、“智能驾驶”、“智能城市”；新模式：“财富空间”、“工业互联网”、“数据科学家”、“赛博物理系统CPS”、“供应链金融”。
官方网站：AI-CPS.NET
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