技術(shù)前沿：機(jī)器視覺檢測(cè)——蘋果的品控絕招
據(jù)AIOT大數(shù)據(jù)長(zhǎng)期跟蹤與分析，蘋果供應(yīng)鏈管理對(duì)全球制造業(yè)最大的改變和貢獻(xiàn)，也是蘋果的品控絕招，就是只認(rèn)機(jī)器視覺檢測(cè)出來的品質(zhì)結(jié)果，不依賴人工判定標(biāo)準(zhǔn)。
在蘋果供應(yīng)鏈企業(yè)里，只有通過機(jī)器視覺檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才是真正的合格品，因此機(jī)器視覺檢測(cè)通過率才是各個(gè)企業(yè)的品控關(guān)鍵。
蘋果此舉極大的解放了消費(fèi)類電子行業(yè)的在線人工品控員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，只需要復(fù)檢被機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備分流出來的產(chǎn)品，再進(jìn)行品控處理，包括清潔、復(fù)位與修理等，再重新交由機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備判定。
機(jī)器視覺是人工智能的一個(gè)分支，用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。在工業(yè)自動(dòng)化需求，及智能制造推動(dòng)下，機(jī)器視覺下游應(yīng)用滲透率提升，行業(yè)空間廣闊。在近年國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)下，產(chǎn)業(yè)鏈涌現(xiàn)出一批優(yōu)質(zhì)的自主可控企業(yè)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是 IT（信息科技）、OT ( 操作技術(shù)）、CT（通訊技術(shù)）的融合，有望改變企業(yè)生產(chǎn)制造模式。關(guān)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的利好政策非常多，國(guó)家頂層設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展步入快車道。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)空間將達(dá)萬億，發(fā)展前景廣闊。據(jù)華安證券預(yù)判，假設(shè)到 2025 年規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)均會(huì)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域有所投入。假設(shè)企業(yè)投入資金占總收入的 1%，結(jié)合 2025 年百萬企業(yè)上云的目標(biāo)，測(cè)算小微企業(yè) 2025 年部署工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)量達(dá)到 62.72 萬家，兩者合計(jì)接近1.24萬億元。
而作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的一項(xiàng)重要應(yīng)用，機(jī)器視覺領(lǐng)域代表了未來先進(jìn)的生產(chǎn)力和科技發(fā)展趨勢(shì)，其投資機(jī)會(huì)也愈來愈被市場(chǎng)重視并發(fā)掘。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用場(chǎng)景之一便是智能制造，建立在機(jī)器視覺基礎(chǔ)的質(zhì)檢和安檢、生產(chǎn)優(yōu)化降低能耗、機(jī)器換人提升生產(chǎn)效率、智能工廠改造。
機(jī)器視覺是人工智能的一個(gè)分支，用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。包括圖像處理、機(jī)械工程技術(shù)、控制、電光源照明、光學(xué)成像、傳感器、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù) ( 圖像增強(qiáng)和分析算法、圖像卡、I/O 卡等 ) 。
一個(gè)典型的機(jī)器視覺應(yīng)用系統(tǒng)包括圖像捕捉、光源系統(tǒng)、圖像數(shù)字化模塊、數(shù)字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機(jī)械控制執(zhí)行模塊。
機(jī)器視覺的應(yīng)用領(lǐng)域主要有檢測(cè)和機(jī)器人視覺兩個(gè)方面，下游應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，已深入安防、金融、零售、工業(yè)等多個(gè)垂直應(yīng)用領(lǐng)域。
隨著 5G 加速落地，高速率、大容量、低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)連接將打破視頻圖像在傳輸速度、清晰度上的瓶頸，推動(dòng)在工業(yè)、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。
機(jī)器視覺上游為零部件供應(yīng)商包括光源、工業(yè)鏡頭、工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡、軟件及算法平臺(tái)，中游則由機(jī)器視覺整機(jī)制造商、系統(tǒng)集成商等組成。
從全球市場(chǎng)看，美國(guó)以視覺軟件為核心的康耐視 ( cognex ) 及日本軟硬件并舉的基恩士 ( Keyence ) 兩大巨頭幾乎壟斷全球 50% 以上的市場(chǎng)。
目前兩家國(guó)際巨頭都擁有操作系統(tǒng)、傳感器等核心零部件技術(shù)，可提供檢測(cè)設(shè)備及相應(yīng)的解決方案，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器視覺核心零部件和完整解決方案的全方位布局。
中國(guó)視覺技術(shù)起步較晚，但隨著持續(xù)技術(shù)研發(fā)以及下游場(chǎng)景不斷應(yīng)用，已經(jīng)形成完備的產(chǎn)業(yè)鏈，涵蓋零部件供應(yīng)商（光源、鏡頭、相機(jī)和視覺控制系統(tǒng)等）和集成開發(fā)商（組裝集成和軟件二次開發(fā)等）兩大類，并涌現(xiàn)出一批已經(jīng)掌握核心自主技術(shù)的優(yōu)質(zhì)企業(yè)，正在逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。
例如，機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備龍頭矩子科技、天準(zhǔn)科技、國(guó)產(chǎn)機(jī)器視覺零部件龍頭奧普特、大恒科技，以及取得后發(fā)優(yōu)勢(shì)的?？低暤?。
軟件是機(jī)器視覺的核心技術(shù)壁壘和競(jìng)爭(zhēng)力體現(xiàn)。
目前天準(zhǔn)科技核心已經(jīng)具備機(jī)器視覺算法、工業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)、先進(jìn)視覺傳感器及精密驅(qū)控技術(shù)四大領(lǐng)域核心技術(shù)；
矩子科技從機(jī)器視覺軟件及其底層算法、光學(xué)系統(tǒng)及其核心部件等均為公司自主研發(fā)而成，公司不僅實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，同時(shí)還切入汽車電子應(yīng)用領(lǐng)域，進(jìn)入比亞迪的供應(yīng)鏈。
奧普特?fù)碛凶灾骷夹g(shù)的開發(fā)包和核心技術(shù)，建立成像和視覺分析兩大技術(shù)平臺(tái)；
?？低暯畼桥_(tái)先得月，從視頻硬件轉(zhuǎn)戰(zhàn)機(jī)器視覺賽道，目前也實(shí)現(xiàn)了底層軟件的自主開發(fā)。
軟件和核心零部件處于機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值中心。東吳證券研報(bào)顯示，零部件和軟件開發(fā)在機(jī)器視覺系統(tǒng)中的價(jià)值量占比高達(dá) 80%，機(jī)器視覺中游環(huán)節(jié)的零部件企業(yè)普遍具備較強(qiáng)盈利能力，康耐視、基恩士和奧普特的毛利率常年維持在 70% 以上。
自主企業(yè)亦是如此，上述實(shí)現(xiàn)自主技術(shù)的機(jī)器視覺領(lǐng)先企業(yè)，也都獲得相對(duì)較高的盈利能力。
除已經(jīng)擁有一定技術(shù)儲(chǔ)備和行業(yè)地位的公司，機(jī)器視覺行業(yè)還在孕育更多高精尖企業(yè)。最為市場(chǎng)熟悉的"CV 四小龍 " ——商湯、曠視、依圖、云從。
視覺檢測(cè)自動(dòng)分選設(shè)備助力半導(dǎo)體行業(yè)提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力
如今在電子制造領(lǐng)域，小到電容、電阻、連接器等元器件，大到鍵盤、PC板、硬盤等在電子制造行業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，幾乎都能看到機(jī)器視覺檢測(cè)的身影。
機(jī)器視覺按應(yīng)用功能劃分，主要是四個(gè)方面：測(cè)量、檢測(cè)、識(shí)別、定位。在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)可以快速檢測(cè)排線的順序錯(cuò)誤，電子元器件是否錯(cuò)裝漏裝，接插件及電池尺寸是否合規(guī)等。而在半導(dǎo)體工業(yè)上的應(yīng)用很早就開始了，在半導(dǎo)體工業(yè)大規(guī)模集成電路日益普及的帶動(dòng)下，行業(yè)內(nèi)對(duì)產(chǎn)量的要求和質(zhì)量的苛求日益劇增。在需要減少生產(chǎn)力成本的前提下，機(jī)器視覺技術(shù)就扮演著不可缺少的角色，對(duì)機(jī)器視覺技術(shù)的要求也不斷推陳出新。
具體來看，機(jī)器視覺在電子制造領(lǐng)域的應(yīng)用主要是引導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行高精度PCB定位和SMT元件放置，還有表面缺陷檢測(cè)，主要應(yīng)用于PCB印刷電路、電子封裝、絲網(wǎng)印刷、SMT表面貼裝等。
關(guān)于機(jī)器視覺在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用：
1、在小型電子元器件及小尺寸工業(yè)制品的外觀檢測(cè)、SMD產(chǎn)品的外觀檢測(cè)、硅片外觀檢測(cè)中的應(yīng)用。檢測(cè)內(nèi)容有印字錯(cuò)誤、內(nèi)容錯(cuò)誤、圖像錯(cuò)誤、方向錯(cuò)誤、漏印、表面缺陷，對(duì)被測(cè)物表面進(jìn)行高速及自動(dòng)拍照后，數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行處理，找出有缺陷產(chǎn)品。
2、IC芯片、電子連接器平整度檢測(cè)中的應(yīng)用檢測(cè)管腳個(gè)數(shù)以及管腳多個(gè)位置的幾何尺寸，包括寬度、高度、彎曲度等。實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片連續(xù)、高效、快速的外觀檢測(cè)，提高了檢測(cè)效率、節(jié)約人力成本并降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度、更重要的是保證了檢測(cè)的精度。
3、PCB印刷電路檢測(cè)、板元件位置、焊點(diǎn)、線路、開孔尺寸、角度測(cè)量；電腦微通訊接口、SIM卡插槽；SMT元件放置、表面貼裝、表面檢測(cè)；SPI錫膏檢測(cè)；電纜連接頭個(gè)數(shù)等的檢測(cè)及測(cè)量。
機(jī)器視覺檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)：
① 檢測(cè)速度快；
② 檢測(cè)精度高；
③ 準(zhǔn)確率高；
④ 可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作，不會(huì)疲勞；
⑤ 非接觸式檢測(cè)，不會(huì)造成接觸損傷。
機(jī)器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用，大大提高了裝備的智能化、自動(dòng)化水平、使用效率和可靠性等性能。為了適應(yīng)現(xiàn)今這個(gè)發(fā)展越來越快的社會(huì)，機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)是必不可少的。機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)相對(duì)于人工或傳統(tǒng)機(jī)械方式而言，具有速度快、精度高、準(zhǔn)確性高等一系列優(yōu)點(diǎn)。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，機(jī)器視覺檢測(cè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各大領(lǐng)域，為企業(yè)及用戶提供更優(yōu)的產(chǎn)品品質(zhì)及完美解決方案。
視覺檢測(cè)設(shè)備有哪些零部件組成
機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備是最近幾年發(fā)展壯大起來的一種可以替代人眼來對(duì)企業(yè)產(chǎn)品的相關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢驗(yàn)的一種機(jī)器設(shè)備。應(yīng)用十分常見的便有企業(yè)產(chǎn)品表層缺陷檢測(cè)，所以機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備體系零部件由哪些部分組合而成的呢?
1、鏡頭
鏡頭就好比人眼球的存在，它在機(jī)器視覺體系中主要是負(fù)責(zé)光束調(diào)制，并完成數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到現(xiàn)在為止市場(chǎng)上絕大多數(shù)的鏡頭都可以滿足機(jī)器視覺應(yīng)用的市場(chǎng)需求，可是更專業(yè)性的機(jī)器視覺體系有可能需要定制的鏡頭和涂層。幸運(yùn)的是，很多有著內(nèi)部生產(chǎn)能力的鏡頭制造廠商，早已準(zhǔn)備好定制鏡頭來滿足這一些應(yīng)用市場(chǎng)需求。當(dāng)然了，這一些定制鏡頭肯定會(huì)十分貴，所以它們通常情況下僅用作那一些對(duì)成本費(fèi)用不敏感的特殊成像體系中(比如軍事應(yīng)用)，亦或是批量生產(chǎn)消費(fèi)企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)流水線中。
2、工業(yè)相機(jī)
工業(yè)相機(jī)在機(jī)器視覺體系中最主要的實(shí)用功能就是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。與普通相機(jī)相比，它有著更高些的傳輸力、抗干擾力及始終不變的成像能力。按照不同規(guī)格尺寸有各種類別的款式：按輸出數(shù)據(jù)信號(hào)方式，可分成模擬工業(yè)相機(jī)和數(shù)字工業(yè)相機(jī);按芯片類型不同，可以分為CCD工業(yè)相機(jī)和CMOS工業(yè)相機(jī)。
3、圖像采集卡
雖說圖像采集卡僅僅是完整性的機(jī)器視覺體系的一個(gè)零部件，可是它扮演著一種十分重要的角色，可以直接影響了攝像頭的接口：黑白、彩色、模擬、數(shù)字等。十分常見的有PCI采集卡、1394采集卡、VGA采集卡和GigE千兆網(wǎng)采集卡。這一些采集卡含有的內(nèi)置多路開關(guān)，可以連接好幾個(gè)攝像機(jī)，與此同時(shí)抓拍多路信息。
4、機(jī)器視覺軟件
機(jī)器視覺軟件是機(jī)器視覺體系中自動(dòng)化處理的關(guān)鍵部件，光學(xué)影像篩選機(jī)，按照具體應(yīng)用市場(chǎng)需求，對(duì)軟件包進(jìn)行二次開發(fā)，可全自動(dòng)完成對(duì)圖像采集、顯示、存儲(chǔ)和處理。
光學(xué)影像自動(dòng)篩選機(jī)與普通篩選機(jī)有什么差別？
由于光學(xué)影像自動(dòng)篩選機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)和機(jī)械行業(yè)的廣泛性應(yīng)用，很多廠商都會(huì)應(yīng)用到光學(xué)影像篩選機(jī)。光學(xué)影像篩選機(jī)可同時(shí)檢驗(yàn)產(chǎn)品的規(guī)格尺寸、外形、深度及其他材料混料或熱處理混料，熱處理硬度能否符合標(biāo)準(zhǔn)等。CCD光學(xué)篩機(jī)軟硬件全都自主研發(fā)，可隨時(shí)隨地按用戶標(biāo)準(zhǔn)增添檢查項(xiàng)目，對(duì)用戶的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)靈敏。針對(duì)最新型的光學(xué)篩選機(jī)在國(guó)內(nèi)各種行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，各位應(yīng)當(dāng)都會(huì)有相應(yīng)的了解了，而對(duì)最新型光學(xué)篩選機(jī)與傳統(tǒng)式篩選機(jī)相互之間的差距也有其他了解嗎？接下來我們一起了解一下最新型光學(xué)篩選機(jī)與傳統(tǒng)式篩選機(jī)的差距都有哪些？
第一、傳統(tǒng)式的篩選機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)通常是PLC+PC，PC電腦負(fù)責(zé)機(jī)器視覺檢測(cè)軟件運(yùn)作，PLC負(fù)責(zé)整機(jī)操控邏輯的運(yùn)作，通常選用232通訊或IO通訊，熟悉PLC的人都了解，PLC存在掃描周期長(zhǎng)，稍稍大些的程序運(yùn)行一次最少須10多毫秒，此外PC和232通訊的時(shí)間段也比較長(zhǎng)，這類的配置在新形勢(shì)下，難以達(dá)到快速的檢驗(yàn)篩選。
第二、視覺檢測(cè)軟件運(yùn)作平臺(tái)電腦PC，絕大部分篩選機(jī)廠商基本都是依賴于電腦配置來提高速度的，軟件部分隨隨便便找個(gè)做兼職的軟件工程師就開工了，僅僅只是是停留在可用的階段，乃至許多廠商的篩選機(jī)都會(huì)無法較長(zhǎng)時(shí)間高效率運(yùn)行，常常錯(cuò)亂，造成越來越多地漏檢驗(yàn)、誤檢等。
第三、新型光學(xué)影像篩選機(jī)的工業(yè)相機(jī)的接口早選用BNC模擬接口，到現(xiàn)在廣泛運(yùn)用的GIGE接口，由于效率的提高，后期會(huì)選用USB3。能快速全檢企業(yè)產(chǎn)品，保證用戶的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，不僅節(jié)約了成本，效率也提高了幾倍。最新型光學(xué)篩選機(jī)徹底摒棄傳統(tǒng)式PLC的操控方法，選用非常先進(jìn)性的能夠并行處理的FPGA當(dāng)作運(yùn)動(dòng)控制單元，不僅僅能夠并行處理多任務(wù)，效率也是如今的PLC無法相比的，它的非常邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，曾經(jīng)測(cè)試持續(xù)高速運(yùn)行三個(gè)個(gè)不停機(jī)，而并不會(huì)出現(xiàn)死機(jī)或錯(cuò)亂。
機(jī)器視覺系統(tǒng)中的硬件選型
機(jī)器視覺系統(tǒng)中的硬件選型
機(jī)器視覺系統(tǒng)中采集圖像的總體要求有：系統(tǒng)精度高、成像清晰、避免畸變、大小一致、對(duì)比度好。這些要求跟相機(jī)、鏡頭、光源的選擇息息相關(guān)。下面來我們說說這些硬件的選擇方法、流程。
一、相機(jī)的選擇
1、相機(jī)的色彩選擇：
是進(jìn)行顏色檢測(cè)→彩色相機(jī)。
不是進(jìn)行顏色檢測(cè)→黑白相機(jī)。
2、相機(jī)的接口選擇：
帶寬要求>800mm→Camerlink接口。
800mm>帶寬要求>400mm→以太網(wǎng)、1349接口。
400mm>帶寬要求→普通模擬相機(jī)。
3、相機(jī)的掃描方式選擇：
是P/M/V>30ms→隔行掃描方式的相機(jī)。
不是P/M/V>30ms→逐行掃描方式的相機(jī)。
4、相機(jī)分辨率的選擇：
（1）圖像分辨率（Ri）
圖像分辨率指圖像行和列的像素?cái)?shù)目，由相機(jī)圖像分辨率和圖像采集卡圖像分辨率中較低者決定。如不符合項(xiàng)目需要，則要翻倍計(jì)算。如：640*480，1280*960，2560*1920等。
Ri=FOV/Rs
（2）空間分辨率（Rs）
空間分辨率是從像素中心映射到場(chǎng)景的間距，也就是通常說的精度。鏡頭長(zhǎng)或?qū)挿较蚓?工作視野/相機(jī)芯片長(zhǎng)或?qū)挼姆直媛省?/div>
Rs=FOV/Ri
（3）特征分辨率（Rf）
特征分辨率是能被機(jī)器視覺系統(tǒng)可靠采集到的物體最小特征尺寸。最少要2個(gè)像素（pix）來描述圖像的特征，在實(shí)際應(yīng)用中可能還要更多個(gè)像素來描述。最小特征像素?cái)?shù)用Fp表示。
Rf=Rs*Fp
（4）測(cè)量分辨率（Rm）
測(cè)量分辨率是可以被機(jī)器視覺系統(tǒng)檢測(cè)到的被測(cè)物的尺寸或位移的最小變化。實(shí)際應(yīng)用中一般能達(dá)到1/10pix。
Rm=Rs*Mp
（5）像素分辨率（Mp）
像素分辨率是像素的灰度或彩色等級(jí)，由圖像采集卡或相機(jī)的D/A轉(zhuǎn)換得到。如灰度的256個(gè)等級(jí)、彩色的RGB000000~FFFFFF編碼。
5、相機(jī)的幀率和曝光模式選擇
是拍攝運(yùn)動(dòng)物體→全局曝光模式相機(jī)，運(yùn)動(dòng)速度決定幀率。
6、根據(jù)被測(cè)物的復(fù)雜度選擇
被測(cè)目標(biāo)為非常精密、微小、模糊等→CCD相機(jī)比CMOS相機(jī)要好，黑白要比彩色相機(jī)好。
二、鏡頭的選擇
1、鏡頭類型的選擇
是檢測(cè)精度高→遠(yuǎn)心鏡頭。
不是檢測(cè)精度高→CCTV監(jiān)控鏡頭。
2、鏡頭接口的選擇
芯片尺寸大于2/3inch→F型接口或?qū)Ｓ媒涌诘南鄼C(jī)和鏡頭。
芯片尺寸小于、等于2/3inch→C型接口的相機(jī)和鏡頭。
3、鏡頭焦距選擇
在芯片尺寸已定的情況下：
焦距/工作距離=芯片尺寸/工作視野，
工作視野=芯片尺寸*工作距離/焦距，
焦距=工作距離*芯片尺寸/工作視野。
4、鏡頭其他參數(shù)的選擇
（1）鏡頭視野范圍要比目標(biāo)稍大；
（2）景深要求大，則使用小光圈的鏡頭；
（3）鏡頭與光源的配合。
三、光源的選擇
1、環(huán)形光源的選擇
（1）根據(jù)安裝高度、角度，選擇環(huán)形光源的尺寸、角度。
（2）根據(jù)被測(cè)目標(biāo)的面積，選擇環(huán)形光源的尺寸、角度。
（3）根據(jù)被測(cè)目標(biāo)的表現(xiàn)特征位于圖像邊緣，選擇環(huán)形光源的尺寸大、角度大。
（4）根據(jù)被測(cè)目標(biāo)的表面反射、衍射性，選擇環(huán)形光源的波長(zhǎng)。
2、條形光源的選擇
（1）條形光源的長(zhǎng)度要比被測(cè)目標(biāo)稍長(zhǎng)。
（2）被測(cè)目標(biāo)表面高反光則要加上漫射板。
（3）根據(jù)實(shí)際需要，可以多條條形光源組合。
3、同軸光源的選擇
（1）應(yīng)選擇發(fā)光面積為被測(cè)目標(biāo)面積1.5~2倍的同軸光源。
（2）同軸光源的安裝位置距離被測(cè)目標(biāo)要盡可能近。
4、背光源的選擇
（1）背光源的大小與被測(cè)目標(biāo)的大小相比稍大，能蓋住目標(biāo)。
（2）利用背光源檢測(cè)輪廓時(shí)，盡量選擇短波光源。
（3）對(duì)于圓軸類被測(cè)目標(biāo)，盡量使用平行背光源。
機(jī)器視覺系統(tǒng)中的圖像采集單元
機(jī)器視覺系統(tǒng)中的圖像采集單元
采集，采即采樣，集即集合，是模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的一種處理方式（算法）。
圖像采集，就是從視頻信號(hào)中“抓取”圖像幀，早期圖像采集設(shè)備也稱為幀存器。
圖像采樣頻率越高，采樣獲得的數(shù)據(jù)量越大，圖像的空間分辨率也就越高。根據(jù)采樣定理，采樣頻率必須大于或等于源圖像中最高頻率分量的兩倍，才能恢復(fù)圖像。實(shí)際中一般使用高頻率分量的5~10倍作為采樣頻率，避免采樣不足而圖像不清晰。
采樣率的經(jīng)驗(yàn)公式：
數(shù)字設(shè)備采樣率＞數(shù)碼相機(jī)的幀率；
模擬設(shè)備采樣率≥1.2*分辨率*幀率。
一、圖像采集卡的作用
圖像采集單元的最重要元件是圖像采集卡。圖像采集卡主要是針對(duì)模擬視頻信號(hào)的數(shù)字量轉(zhuǎn)化，并傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，相當(dāng)于PLC控制系統(tǒng)中的A/D模塊。
除此之外，圖像采集卡還有圖像分析、處理功能，對(duì)相機(jī)進(jìn)行有效控制。
圖像采集卡是模擬信號(hào)相機(jī)與計(jì)算機(jī)之間視頻信號(hào)傳輸?shù)臉蛄?。?dāng)然，有時(shí)它也脫離計(jì)算機(jī)而獨(dú)立使用。
二、直連相機(jī)與數(shù)字接口卡
如今先進(jìn)的工業(yè)數(shù)碼相機(jī)，則不需要圖像采集卡，因?yàn)閿?shù)碼相機(jī)輸出的直接就是數(shù)字信號(hào)。
數(shù)字視頻有兩類數(shù)字接口傳輸數(shù)據(jù)。一類是與計(jì)算機(jī)直接連接式的數(shù)字接口，如IEEE1394、USB、GigE等。一類則通常需要接口卡，如LVDS/RS-422、Channel link、Camera link等。
在使用NI視覺驅(qū)動(dòng)GigE千兆以太網(wǎng)相機(jī)時(shí)，一般建議使用Intel芯片的網(wǎng)卡。
目前，在機(jī)器視覺行業(yè)中，傳統(tǒng)的模擬圖像采集卡仍因其低廉的價(jià)格和大量模擬相機(jī)的存在而被大量使用。
再者，直連相機(jī)的精度（因減少數(shù)據(jù)傳輸量而有損壓縮）和受控制性（無法通過計(jì)算機(jī)發(fā)送指令控制其行為）對(duì)機(jī)器視覺的應(yīng)用大打折扣。
三、圖像采集卡的參數(shù)
圖像采集卡的參數(shù)應(yīng)注意其支持的接口標(biāo)準(zhǔn)、圖像類型、通道數(shù)、圖像分辨率、幀率、同步、觸發(fā)、計(jì)算機(jī)的總線接口等。
圖像采集卡有多種總線形式，主要有：PCI、PCI Express、PXI、AGP、ISA、PC104Plus、CompactPCI、VME等。
使用非標(biāo)準(zhǔn)圖像采集卡時(shí)，應(yīng)仔細(xì)研究其使用說明書。
機(jī)器視覺定位和視覺檢測(cè)系統(tǒng)有無區(qū)別？
任何產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程中，質(zhì)量檢驗(yàn)都是非常重要且關(guān)鍵的一環(huán)。傳統(tǒng)的產(chǎn)品檢測(cè)方式基本就是靠人工肉眼或檢驗(yàn)員依托一些特定工具進(jìn)行，此種方式效率低，速度慢，誤判率高，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代工業(yè)制造的需求。引進(jìn)機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)，是適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)制造趨勢(shì)的必然要求。
機(jī)器視覺定位是什么？它和機(jī)器視覺檢測(cè)有什么不同之處？這些問題是很多剛接觸機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備的制造商都會(huì)疑惑的。
通俗的來說，機(jī)器視覺定位和機(jī)器視覺檢測(cè)其實(shí)同屬同一行業(yè)的。
機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)就是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分 CMOS 和CCD 兩種）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。
而視覺定位，由于在機(jī)器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用中，有些用于定位，有些由于檢測(cè)，因此就有了不同的叫法。具體的應(yīng)用要根據(jù)實(shí)際需求情況要求而定，所以，在叫法上也存在著差異。比如自動(dòng)打孔，那用途就是定位，檢查產(chǎn)品缺陷時(shí)就是用到的就是檢測(cè)，測(cè)量產(chǎn)品大小時(shí)，用到的就是測(cè)量功能。
簡(jiǎn)而言之，視覺檢測(cè)和視覺定位是機(jī)器視覺技術(shù)的功能，一種用于視覺檢測(cè)，另一種用于視覺定位。而由于機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備具有高精度、高效率、準(zhǔn)確率高、非接觸檢測(cè)等諸多優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，比如精密五金檢測(cè)、塑膠件檢測(cè)、電子元器件檢測(cè)、電子產(chǎn)品檢測(cè)等等，發(fā)揮其巨大的作用。
機(jī)器視覺系統(tǒng)中的軟件開發(fā)工具
機(jī)器視覺系統(tǒng)的硬件選擇好，并且把它們組裝好，基本的骨架就已經(jīng)成型，但它還是一具沒有靈魂“尸體”。首先，我們要讓他活起來，必須給他通電，讓他的心臟跳動(dòng)起來；其次，我們要讓他的腦子動(dòng)起來，不然腦死亡，眼睛也啟動(dòng)不了。讓機(jī)器視覺系統(tǒng)的大腦運(yùn)作的正是他的軟件。
人腦功能可以分為不用學(xué)習(xí)就會(huì)的基本功能和需要學(xué)習(xí)才能實(shí)現(xiàn)的特殊功能，人的視覺功能基本上不用學(xué)習(xí)就會(huì)，機(jī)器的視覺功能就是需要學(xué)習(xí)才能實(shí)現(xiàn)的特殊功能。
圖像處理軟件就是機(jī)器視覺的特殊功能的實(shí)現(xiàn)方式，是需要開發(fā)商或者用戶來開發(fā)完成的功能。圖像處理軟件包括機(jī)器視覺開發(fā)工具和開發(fā)出的圖像處理應(yīng)用軟件。
一、開發(fā)工具（開發(fā)軟件平臺(tái)）
計(jì)算機(jī)的軟件開發(fā)工具包括：C、C++、Visual C++、LabVIEW、C#、JAVA、BASIC、FORTRAN等，從運(yùn)算的速度和編程的靈活性來看，圖像處理和分析的軟件開發(fā)平臺(tái)選擇VC開發(fā)較好。
由于機(jī)器視覺從大的類別上來看仍屬于自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)，經(jīng)常與其他類型的控制系統(tǒng)集成以構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng)來完成自動(dòng)化任務(wù)，C等文本編程語言適合通用軟件開發(fā)，并不太適合自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)。
C：面向過程的單純語言。
C++：C的升級(jí)版，面向?qū)ο蟮膹?fù)雜語言。
Visual C++：C++的升級(jí)版，將不可視的C++變成了可視型。是最通用，功能最強(qiáng)大的機(jī)器視覺開發(fā)平臺(tái)，用戶較多，是微軟開發(fā)的軟件平臺(tái)，和WINDOWS搭配運(yùn)行性能較好。
LabVIEW：NI 公司的圖形化開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)軟件快，維護(hù)較為容易，特別適合工控行業(yè)或自動(dòng)化測(cè)試行業(yè)的工程師使用。它的特點(diǎn)有：1、95%以上的編程工作由鼠標(biāo)完成；2、程序以數(shù)據(jù)流的方式編寫，更符合人的思維方式；3、邊編寫，邊編譯，參及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤；4、編程、調(diào)試效率較文本編程語言高。
二、圖像開發(fā)工具包（機(jī)器視覺算法理論具體化）
1、HALCON：德國(guó)MVTec軟件公司出品，底層的功能算法很多，運(yùn)算性能快，用其開發(fā)需要一定軟件功底和圖像處理理論。
2、VisionPro：美國(guó)康耐視（Congex）公司出品，算法性能好，開發(fā)上比HALCON容易上手。
3、NI Vision：美國(guó)NI公司出品，與LabVIEW圖形化編程工具無縫集成，上手快，開發(fā)周期短，價(jià)格較便宜，性能方面在速度和精度方面稍比前兩種軟件差些。
4、Opencv：一個(gè)開源的計(jì)算機(jī)視覺庫。
綜上所述，機(jī)器視覺系統(tǒng)采用LabVIEW+NI Vision的方式開發(fā)，較容易上手，適合自動(dòng)化控制領(lǐng)域的視覺開發(fā)。
機(jī)器視覺檢測(cè)尺寸檢測(cè)方法和檢測(cè)范圍
在產(chǎn)品生產(chǎn)制造領(lǐng)域，外觀尺寸檢測(cè)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，一個(gè)產(chǎn)品到達(dá)消費(fèi)者手中之前，從最初的材料、零部件，到最后的成品，可能經(jīng)過了數(shù)百道不同的外觀尺寸檢測(cè)過程。外觀尺寸檢測(cè)需要高昂的人工成本，偏偏檢測(cè)效率和效果不一定能讓人滿意。因此，越來越多工廠開始使用視覺檢測(cè)設(shè)備來進(jìn)行產(chǎn)品外觀尺寸檢測(cè)。
基于機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)的尺寸測(cè)量方法具有成本低、高精度、高效率、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。其非接觸性、實(shí)時(shí)性、靈活性和準(zhǔn)確性能有效解決傳統(tǒng)檢測(cè)方法存在的問題。同時(shí)，尺寸測(cè)量是機(jī)器視覺技術(shù)最常見的應(yīng)用行業(yè)，特別是在自動(dòng)化制造行業(yè)，機(jī)器視覺用于測(cè)量工件的各種尺寸參數(shù)，如長(zhǎng)度測(cè)量、圓測(cè)量、角度測(cè)量、弧度測(cè)量，面積測(cè)量等，下面來談?wù)剻C(jī)器視覺中外觀尺寸檢測(cè)。
1、尺寸檢測(cè)的定義
尺寸檢測(cè)是以圖樣為依據(jù)，檢測(cè)產(chǎn)品尺寸是否在公差范圍之內(nèi)，以發(fā)現(xiàn)形狀與尺寸的誤差。此外，還可仔細(xì)檢測(cè)加工基準(zhǔn)面位置的準(zhǔn)確度、機(jī)械加工余量分布以及壁厚偏差等。
2、尺寸檢測(cè)的方法
產(chǎn)品的實(shí)際尺寸往往是不可缺少的，但由于物體表面的復(fù)雜性或客觀物理?xiàng)l件的限制，可能無法提供。機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)可以很好地處理此類問題。在傳統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)中，尺寸檢測(cè)的典型方法是人工使用千分尺、游標(biāo)卡尺、塞尺等肉眼去測(cè)量，但這樣的測(cè)量方法測(cè)量精度低、速度慢，不能滿足大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)的需要?；跈C(jī)器視覺的尺寸檢測(cè)是一種非接觸式測(cè)量，具有檢測(cè)精度高、速度快、成本低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。可檢測(cè)各種尺寸的零件，如長(zhǎng)、高、寬、圓、R角、多段高度等。
3、尺寸檢測(cè)應(yīng)用范圍
電子元器件，汽車零部件，手機(jī)零部件，螺絲螺母，五金件，磁性材料，塑料、陶瓷、紐扣等復(fù)合材料構(gòu)件，鎂、鋁及其合金件等皆可使用機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)。
總體來說，機(jī)器視覺檢測(cè)對(duì)比傳統(tǒng)產(chǎn)品檢測(cè)方式具有客觀性、非接觸性和高精度等特點(diǎn)。特別是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，在重復(fù)和機(jī)械性的工作中具有強(qiáng)大的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)生產(chǎn)制造商來說產(chǎn)品質(zhì)量有保證，企業(yè)才能提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力還能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。
采購機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備具體流程及注意事項(xiàng)
機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備現(xiàn)在早已經(jīng)成為了生產(chǎn)制造行業(yè)里必不可少的機(jī)器設(shè)備，對(duì)行業(yè)的高效率生產(chǎn)加工的作用越來越大，許多企業(yè)管理人員面臨高科技機(jī)器設(shè)備不知所措，是因?yàn)椴涣私?，因?一直在猶豫，害怕購買了不太好的設(shè)備，會(huì)承擔(dān)責(zé)任的。事實(shí)上許多害怕都是多余的，現(xiàn)在的廠家早有成熟穩(wěn)定的選購視覺檢測(cè)機(jī)器設(shè)備的具體步驟，確保雙方的共同利益。
第1步工程項(xiàng)目需求分析，找尋視覺檢測(cè)機(jī)器設(shè)備的運(yùn)用點(diǎn)，如生產(chǎn)車間里有的人在做許多反復(fù)事兒，或在做許多又臟又累，而又不用開動(dòng)腦筋的的事兒、或是有安全風(fēng)險(xiǎn)的事兒，這個(gè)時(shí)候我們的管理者就需要想到有無機(jī)械設(shè)備能夠替代這些人，尤其是用眼做檢驗(yàn)的情況下，不但速度比較慢、精確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，并且還很容易出差錯(cuò)，這個(gè)時(shí)候最需的便是機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備，檢驗(yàn)速度比較快、檢驗(yàn)精確度高、日夜不停，很容易管控。
第二步，能夠聯(lián)絡(luò)機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備企業(yè)銷售員，帶著技術(shù)工程師到廠家施工現(xiàn)場(chǎng)全面詳細(xì)了解上機(jī)器設(shè)備的可行性，估算1臺(tái)機(jī)器設(shè)備能替代多少人的事兒，能為行業(yè)節(jié)約多少成本費(fèi)，并帶回去試樣做測(cè)試檢驗(yàn)，我們的技術(shù)工程師會(huì)和廠家的產(chǎn)品質(zhì)量管理者，乃至?xí)偷谝痪€的實(shí)際操作人員溝通交流，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情形和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，給出準(zhǔn)確的判斷-------怎樣的機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備才算是現(xiàn)階段最適用于生產(chǎn)加工企業(yè)的。
第三步，通過實(shí)驗(yàn)后，通常情形下，這種行業(yè)基本都是有很多樣機(jī)可供施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的，生產(chǎn)加工企業(yè)管理人員能夠合理安排產(chǎn)品質(zhì)量單位有關(guān)員工帶著大量試樣到視覺檢測(cè)設(shè)備廠家進(jìn)行大量的檢驗(yàn)，是不是能完完全全做到人們的期望。
第四步，通過大量的測(cè)試檢驗(yàn)，機(jī)器設(shè)備性能指標(biāo)完全符合人們期望，能夠滿意的和機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備廠家簽署合同。
第五步，安排發(fā)貨前做好看貨事兒，一定要帶著大量試樣和產(chǎn)品質(zhì)量部員工到機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備廠家看貨，要在第一時(shí)間檢驗(yàn)機(jī)器設(shè)備的性能指標(biāo)是不是完完全全符合規(guī)定要求，要是看到有不同，視覺檢測(cè)設(shè)備廠家能夠立刻合理安排修改調(diào)整，基本都是很方便的事兒，設(shè)想，要是到客戶施工現(xiàn)場(chǎng)才發(fā)現(xiàn)問題，修改起來就麻煩了，缺這個(gè)少那個(gè)的，廷長(zhǎng)了調(diào)試時(shí)間，對(duì)雙方都不好的。
第六步，機(jī)器設(shè)備到貨后要安裝調(diào)試，這時(shí)生產(chǎn)加工企業(yè)需要最低安排2個(gè)人跟隨視覺檢測(cè)設(shè)備廠家的技術(shù)工程師一同安裝調(diào)試機(jī)器設(shè)備，學(xué)習(xí)實(shí)際操作維護(hù)實(shí)用技巧，多學(xué)多練，努力爭(zhēng)取最快的速度熟練機(jī)器設(shè)備，期間還要仔細(xì)閱讀視覺檢測(cè)機(jī)器設(shè)備客戶操作手冊(cè)。
第七步，機(jī)器設(shè)備運(yùn)用過程中，根據(jù)廠家規(guī)定要求，按規(guī)定實(shí)際操作，仔細(xì)做好設(shè)備維護(hù)的事兒，有問題第一時(shí)間和廠家技術(shù)人員溝通。
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