探索视觉系统工作原理，聚焦机器人应用“新视界”

原创 | 文 BFT机器人 

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视觉系统：机器人的“眼睛”

视觉系统是一个非常复杂的系统，包括照明系统、镜头、摄像系统和图像处理系统。机器视觉系统主要由三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。

从功能上看，典型的机器视觉系统可以分为：图像采集部分、图像处理部分和运动控制部分。

人类想要实现一系列的基本活动，如生活、工作、学习，必须依靠自身的器官，除大脑以外，最重要的就是眼睛，机器人也不例外。要想达成高效生产作业的目标，必须要有完善、先进的视觉系统做支撑。

一般来说，机器视觉设备主要包括图像获取和视觉处理两部分，而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟-数字转换器和帧存储器等完成。机器视觉通过视觉传感器获取环境的二维图像，并通过视觉处理器进行分析，进而转换为符号，让机器人能够辨识物体，并确定其位置。因此，视觉系统对硬件和软件系统要求较高。

随着机器人应用的日益广泛，视觉系统作为智能机器人系统中一个重要的子系统，越来越受到人们的重视。

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机器视觉系统工作原理

机器视觉检测系统采用视觉设备将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，图像处理系统根据像素分布和亮度、颜色等信息，将图像信号转变成数字化信号，通过对这些信号进行各种运算提取目标特征，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，实现自动识别功能。

采用机器视觉设备替代人眼完成图像采集，能够将被采集器件需要检测的特征全部都体现出来。通过对光源以及相机参数的不断调整，可以确保采集到图像的准确性。

机器视觉检测系统利用专业的图像处理软件将模拟信号转化为数字信号，再对其进行运算，检测器件颜色特征、表面完整程度、规格大小等，最后输出结果并反馈到机械端，对于器件进行分检，将不合格器件挑选出来。

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机器视觉系统的应用

机器视觉的应用分类

1.检测：可分为高精度定量检测和不用量器的定性或半定量检测。

2.机器人视觉：用于指引机器人在大范围内的操作和行动，至于小范围内的操作和行动，还需要借助于触觉传感技术。

机器视觉的主要应用领域

1.基于机器视觉的仪表板总成智能集成测试系统

人工目测方法检查具有误差大、可靠性差的缺点，而基于机器视觉的智能集成测试系统改变了这种状况，实现了对仪表板总成智能化、全自动、高精度、快速质量检测，大大提高了检测效率。

2.金属板表面自动控伤系统

人工目视或用百分表加控针的检测方法不仅易受主观因素的影响，而且可能会使检测表面产生新的划伤。

金属板表面自动探伤系统利用机器视觉技术，在生产过程中高速、准确地对金属表面缺陷进行自动检测。另外，由于该系统采用非接角式测量，能有效避免产生新的划伤。

3.汽车车身检测系统

将汽车车身置于测量框架下，利用机器视觉通过软件校准车身的精确位置。每个激光器/摄像机单元均在离线状态下校准，同时还有一个在离线状态下用三坐标测量机校准过的校准装置，可对摄像顶进行在线校准。

4.纸币印刷质量检测系统

利用图像处理技术，通过对纸币生产流水线上的纸币20多项特征进行比较分析，检测纸币的质量，能够完美替代传统的人眼辨别的方法。

5.智能交通管理系统

在交通要道放置摄像头，当有违章车辆经过时，将车辆的牌照拍摄下来，传输给中央管理系统，系统利用图像处理技术，对摄像头拍摄的图片进行分析，提取车牌号并存储在数据库中，供管理人员检索。

6.金相分析

金相图象分析系统能对金属或其它材料的基体组织、杂质含量、组织成分等进行精确、客观的分析，为产品质量提供可靠的依据。

7.医疗图像分析

医疗图像分析广泛应用于医疗领域的各个环节，包括血液细胞自动分类计数、染色体分析、癌症细胞识别等。

8.瓶装啤酒生产流水线检测系统

用于检测啤酒是否达到标准的容量、啤酒标签是否完整，能够有效提高啤酒的生产效率及产品质量，达到产线高质量生产的目标。

9.大型工件平行度、垂直度测量仪

采用激光扫描与CCD探测系统的大型工件平行度、垂直度测量仪，以稳定的准直激光束为测量基线，配以回转轴系，旋转五角标棱镜扫出互相平行或垂直的基准平面，将其与被测大型工件的各面进行比较。在加工或安装大型工件时，可用该认错器测量面间的平行度及垂直度。

10.螺纹钢外形轮廓尺寸的探测器件

以频闪光作为照明光源，利用面阵和线阵CCD探测螺纹钢外形轮廓尺寸，达成热轧螺纹钢几何参数在线测量的动态检测系统。

11.轴承实时监控

利用视觉技术实时监控轴承的负载和温度变化，避免过载和过热的危险。将传统上通过测量滚珠表面保证加工质量和安全操作的被动式测量变为主动式监控。

12.金属表面的裂纹测量

用微波作为信号源，根据微波发生器发出不同波涛率的方波，测量金属表面的裂纹，微波的波的频率越高，可测的裂纹越狭小。

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机器视觉：助推自动化的“明日之星”

机器视觉技术在检测和机器人视觉两方面的应用，是科技发展的重要环节，对社会进步具有重要意义。

传统制造业正在经历前所未有的颠覆，其转型升级将给中国智能自动化行业带来巨大的市场机遇。而机器视觉作为自动化界高智能化产品，未来具有巨大的发展潜力。它可以在各个领域中提高工作效率和产品质量，扩展应用领域，并推动科学研究的发展。

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BFT原创

作者：橙橙

编辑：柒柒

审核：柒柒

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