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機(jī)器視覺(jué)概念范文第1篇

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺(jué)；自動(dòng)化；圖像處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）23-0012-021 機(jī)器視覺(jué)的定義

機(jī)器視覺(jué)是用機(jī)器來(lái)代替人的眼精來(lái)做測(cè)量和判斷的一門(mén)技術(shù)。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是通過(guò)圖像攝取裝置將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，并且傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統(tǒng)，把圖像信息轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)處理好的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算抽取目標(biāo)特征，從而根據(jù)目標(biāo)特征來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的動(dòng)作。

2 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展

機(jī)器視覺(jué)這門(mén)技術(shù)從80年代開(kāi)始全球獲得了蓬勃發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出新的理念。在中國(guó)該項(xiàng)技術(shù)自起步發(fā)展至今，機(jī)器視覺(jué)已經(jīng)有20多年的歷史，其功能以及應(yīng)用范圍隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展逐漸完善和推廣。研究領(lǐng)域發(fā)展十分迅速。機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展已有20多年。1990年以前，僅僅在大學(xué)和研究所中有一些研究圖像處理和模式識(shí)別的實(shí)驗(yàn)室。1990～1998年為初級(jí)階段。主要的國(guó)際機(jī)器視覺(jué)廠(chǎng)商還沒(méi)有進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。越來(lái)越多的電子和半導(dǎo)體工廠(chǎng)帶有機(jī)器視覺(jué)的整套的生產(chǎn)線(xiàn)和高級(jí)設(shè)備被引入中國(guó)。1998～2002年定義為機(jī)器視覺(jué)概念引入期。在此階段，許多著名視覺(jué)設(shè)備供應(yīng)商，開(kāi)始接觸中國(guó)市場(chǎng)尋求本地合作伙伴。從2002年至今，我們稱(chēng)之為機(jī)器視覺(jué)發(fā)展期，中國(guó)機(jī)器視覺(jué)呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)并且應(yīng)用范圍廣泛。

現(xiàn)在，機(jī)器視覺(jué)仍然是一個(gè)非?；钴S的研究領(lǐng)域，目前國(guó)際上從事機(jī)器視覺(jué)技術(shù)研究較為成功的企業(yè)主要有：美國(guó)邦納工程公司、捷達(dá)科技有限公司、東芝泰力株式會(huì)社等。國(guó)內(nèi)深圳、廣州、西安等地此項(xiàng)技術(shù)發(fā)展較為迅速。比如深圳市視覺(jué)龍科技、廣州三拓識(shí)別技術(shù)有限公司等。

3 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的工作原理

機(jī)器視覺(jué)是一項(xiàng)包括了光學(xué)成像、傳感器、圖像處理、機(jī)械工程等光、機(jī)、電及計(jì)算機(jī)圖像處理的綜合技術(shù)。

它一般包括照明、鏡頭、CCD相機(jī)、圖像處理軟件、圖像處理單元、監(jiān)視器和動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。其工作流程如圖1所示。首先光源投射到被測(cè)物體，通過(guò)CCD相機(jī)捕捉獲取被測(cè)目標(biāo)的相關(guān)圖像信息，然后通過(guò)PC機(jī)等設(shè)備A/D變換轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳給圖像處理單元，圖像處理單元對(duì)捕捉到的像素進(jìn)行分析運(yùn)算來(lái)提取目標(biāo)特征，輸出判別結(jié)果，最后把處理過(guò)的相關(guān)信息傳輸給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

4 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的特點(diǎn)

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)最大特點(diǎn)是可以提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。通常機(jī)器視覺(jué)可以代替一些人的視覺(jué)難以滿(mǎn)足要求的場(chǎng)合或者不適合人工作業(yè)的工作環(huán)境。另外機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在檢查大批量生產(chǎn)過(guò)程中體現(xiàn)了速度快、精度高等特點(diǎn)。比如產(chǎn)品包裝生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化程度很高，用視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)代替人工進(jìn)行在線(xiàn)檢測(cè)，可以大大提高生產(chǎn)效率。雖然機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)很突出但是也有它的局限性，所以要根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的不同特點(diǎn)采取適合的方案。

5 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)前機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

第一是檢測(cè)功能，它是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在實(shí)際中應(yīng)用最多的一項(xiàng)功能。能夠檢測(cè)出包裝、印刷有無(wú)錯(cuò)誤、劃痕等表面的相關(guān)信息。

第二是定位功能，能夠自動(dòng)判斷被檢測(cè)物體的位置，并將位置信息輸出。它主要在全自動(dòng)裝配和生產(chǎn)過(guò)程中使用。比如自動(dòng)包裝、機(jī)械手等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

第三是測(cè)量功能，主要是自動(dòng)測(cè)量被檢測(cè)物體的外輪廓尺寸等，提高了人工作業(yè)的測(cè)量精度。

6 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

構(gòu)建一個(gè)合格的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)離不開(kāi)合理的硬件搭配和可靠的控制程序。對(duì)于視覺(jué)系統(tǒng)的未來(lái)研究過(guò)程中，圖像處理技術(shù)和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)將是整個(gè)視覺(jué)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作的重點(diǎn)。機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展趨勢(shì)主要有四點(diǎn)。

趨勢(shì)一：產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化。目前從事機(jī)器視覺(jué)軟硬件開(kāi)發(fā)研究的公司中都開(kāi)發(fā)自己獨(dú)立的產(chǎn)品，導(dǎo)致各個(gè)公司生產(chǎn)的硬件產(chǎn)品不能通用，軟件兼容性也存在一定的問(wèn)題，造成了資源的浪費(fèi)。因此，有必要設(shè)立產(chǎn)品軟硬件的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范各種接口定義和技術(shù)指標(biāo)，降低用戶(hù)使用成本。

趨勢(shì)二：產(chǎn)品集成化。越來(lái)越多的公司正在開(kāi)發(fā)集成有圖像處理芯片的攝像機(jī)，這類(lèi)攝像機(jī)在完成圖像采集任務(wù)的同時(shí)，可以對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)定的處理，輸出用戶(hù)指定的信息或者一定標(biāo)準(zhǔn)的圖像，由于采用硬件處理圖像，一般可以達(dá)到很高的處理速度，減少系統(tǒng)等待時(shí)間。

趨勢(shì)三：圖像處理軟件的人性化。雖然現(xiàn)在的圖像處理軟件還需要具有圖形處理知識(shí)背景的工程人員去使用，但是這些軟件都在向著一個(gè)共同的趨勢(shì)改變，那就是軟件使用變得越來(lái)越簡(jiǎn)單，功能劃分越來(lái)越細(xì)致具體。很多開(kāi)發(fā)軟件還提供了開(kāi)發(fā)助手等工具，使即使沒(méi)有專(zhuān)業(yè)知識(shí)的工程人員也可以很快的編寫(xiě)出滿(mǎn)足要求的處理流程并自動(dòng)生成程序代碼。

趨勢(shì)四：機(jī)器視覺(jué)與運(yùn)動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)化等技術(shù)的結(jié)合。視覺(jué)系統(tǒng)涉及到多種領(lǐng)域，是一種高度專(zhuān)業(yè)化的產(chǎn)品，在實(shí)際產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)上對(duì)多工序同步連續(xù)檢測(cè)時(shí)，必須使視覺(jué)系統(tǒng)具備分布式聯(lián)網(wǎng)能力。

7 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)存在的問(wèn)題

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在應(yīng)用中也同時(shí)存在著一定的問(wèn)題，比如：如何準(zhǔn)確高速地識(shí)別出目標(biāo)、解決實(shí)時(shí)性問(wèn)題的能力、多傳感器融合問(wèn)題、視覺(jué)系統(tǒng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)問(wèn)題、系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題等問(wèn)題。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)比較復(fù)雜，機(jī)器視覺(jué)不能通過(guò)省法來(lái)來(lái)描述整個(gè)視覺(jué)過(guò)程。所以機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的建立十分復(fù)雜。但隨著機(jī)器視覺(jué)技術(shù)逐漸的成熟和發(fā)展，它一定將在制造企業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 謝勇，彭濤.機(jī)器視覺(jué)及其在現(xiàn)代包裝中的應(yīng)用[J].株洲工程院學(xué)報(bào)，2002，（4）：1-4.

機(jī)器視覺(jué)概念范文第2篇

【關(guān)鍵詞】機(jī)器視覺(jué) ITO 斑馬紙 圖像處理 偏移計(jì)算

1 前言

過(guò)去幾十年中，中國(guó)作為“世界工廠(chǎng)”，憑借著人口紅利，較低的人力成本，打造出了“中國(guó)制造”的品牌，但是隨著人力成本的上升、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)，以往粗放型生產(chǎn)模式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化工廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)的需求。隨著德國(guó)在2013年的《高科技戰(zhàn)略2020》中工業(yè)4.0概念的提出，如何從“中國(guó)制造”向“中國(guó)智造”轉(zhuǎn)變成為了當(dāng)務(wù)之急。

產(chǎn)品在其生產(chǎn)制造過(guò)程中有著大量的檢測(cè)、驗(yàn)證工序，利用機(jī)器視覺(jué)所具有的非接觸、速度快、精度高以及高性?xún)r(jià)比等特點(diǎn)代替以往的以人工為主的生產(chǎn)檢測(cè)方式，可以大大減少在檢測(cè)和驗(yàn)證工序的人力成本、時(shí)間成本，提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量以及生產(chǎn)的自動(dòng)化程度；機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)在智能生產(chǎn)的過(guò)程中必將發(fā)揮其至關(guān)重要的作用。本文主要就機(jī)器視覺(jué)在生產(chǎn)過(guò)程中的熱壓焊接目標(biāo)的位置偏移檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)并加以說(shuō)明，拋磚引玉，希望能夠使機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)在生產(chǎn)制造過(guò)程中得到更廣泛的應(yīng)用，推動(dòng)從“中國(guó)制造”到“中國(guó)智造”的轉(zhuǎn)變。

2 簡(jiǎn)介

2.1 ITO與斑馬紙

ITO導(dǎo)電玻璃是一種無(wú)色透明的物質(zhì)，具有良好的導(dǎo)電性，耐堿性易被酸刻蝕。普遍應(yīng)用于LCD、TP、CF、OLED、TFT等產(chǎn)品。普通的ITO玻璃由ITO層、SiO2層、玻璃基板三部分構(gòu)成，如圖1所示。

LCD液晶屏實(shí)物圖如圖2所示。

從圖2可以看出，在一般環(huán)境光下ITO玻璃為透明、半透明狀態(tài)，這對(duì)機(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)提出了一定的要求，也是本機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)解決的難點(diǎn)之一。

斑馬紙，也稱(chēng)為熱壓密封連接器，俗稱(chēng)導(dǎo)電紙，是一種可彎折、性能穩(wěn)定、使用簡(jiǎn)便的連接傳導(dǎo)的電子元配件，在液晶顯示器與電路板、電路板與電路板等的電子、電器的相互連接等方面有廣泛的運(yùn)用。

2.2 需求說(shuō)明

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)線(xiàn)上對(duì)LCD熱壓焊接工序主要依靠人工通過(guò)專(zhuān)門(mén)的熱壓焊接機(jī)進(jìn)行對(duì)齊和焊接，整個(gè)工序分成多個(gè)步驟，首先放置液晶屏與斑馬紙并通過(guò)專(zhuān)門(mén)的顯示設(shè)備人工將其對(duì)齊并熱壓然后再放置電路板將電路板與斑馬紙另一端對(duì)齊并熱壓焊接；這種方法耗費(fèi)過(guò)多人力且效率低下難以滿(mǎn)足批量生產(chǎn)的要求。

本系統(tǒng)的目的即開(kāi)發(fā)一種僅需將ITO導(dǎo)電玻璃、斑馬紙、電路板按規(guī)定放置，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)三者相對(duì)偏移數(shù)值并通過(guò)伺服運(yùn)動(dòng)平臺(tái)對(duì)偏移進(jìn)行修正，最后進(jìn)行熱壓焊接的設(shè)備，提高LCD熱壓焊接工序的工作效率，以期能夠滿(mǎn)足批量生產(chǎn)的要求。

3 系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)述

本系統(tǒng)采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)LCD、斑馬紙、電路板三者位置偏移的計(jì)算，并通過(guò)精密伺服運(yùn)動(dòng)平臺(tái)對(duì)偏移進(jìn)行糾正，最后使用熱壓焊接頭對(duì)目標(biāo)進(jìn)行焊接；系統(tǒng)控制示意圖如圖3所示。

由于本文篇幅限制，僅對(duì)系統(tǒng)中的機(jī)器視覺(jué)部分進(jìn)行展開(kāi)和說(shuō)明。

4 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是整個(gè)偏移檢測(cè)及校準(zhǔn)系統(tǒng)的核心部分。由于本系統(tǒng)應(yīng)用于位置偏移的檢測(cè)，為了防止對(duì)圖像的處理使真實(shí)偏移數(shù)值出現(xiàn)失真，不能對(duì)原始圖像進(jìn)行過(guò)多的圖像處理操作；因此原始圖像的質(zhì)量就成為了機(jī)器視覺(jué)部分中最為重要的關(guān)鍵，原始圖像質(zhì)量的好壞直接影響整個(gè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；這對(duì)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的圖像采集設(shè)備提出了更高的要求。

4.1 硬件選型

視覺(jué)系統(tǒng)的硬件部分主要由攝像機(jī)、光源及其他控制器件組成，其主要功能為將目標(biāo)物體的圖像轉(zhuǎn)化為可被計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)，為之后軟件的圖像處理提供必要的素材。經(jīng)過(guò)多方參考比對(duì)和實(shí)驗(yàn)，攝像機(jī)最終選用130萬(wàn)像素CCD相機(jī)；由于ITO玻璃的物理特性，使用一般的光源，攝像機(jī)成像系統(tǒng)難以清晰的識(shí)別ITO層上的電路管腳，從而影響機(jī)器視覺(jué)識(shí)別的最終結(jié)果；通過(guò)對(duì)多種照明方式的反復(fù)試驗(yàn)，最終選取同軸光源對(duì)標(biāo)的物進(jìn)行照明，能有效增強(qiáng)標(biāo)的物在攝像機(jī)成像時(shí)的對(duì)比度。另外，考慮到應(yīng)用場(chǎng)景環(huán)境光的不可控性，而本系統(tǒng)對(duì)于外界環(huán)境光的要求又十分嚴(yán)苛，所以在系統(tǒng)內(nèi)搭建小型光學(xué)暗室使視覺(jué)環(huán)境可控。

視覺(jué)系統(tǒng)硬件部分如圖4所示。

4.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖像處理軟件的功能是通過(guò)硬件將被測(cè)標(biāo)的物的圖像保存至計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，再使用圖像處理算法對(duì)圖像進(jìn)行處理（包括二值化、邊緣檢測(cè)等），使圖像中的關(guān)鍵信息能夠被識(shí)別，從而達(dá)到檢測(cè)LCD、斑馬紙、電路板三者位置偏移的數(shù)值并對(duì)其進(jìn)行修正的目的。通過(guò)硬件系統(tǒng)采集到的原始圖像如圖5所示。

本軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境以Windows XP為操作系統(tǒng)并以Visual Studio 2010為開(kāi)發(fā)平臺(tái)使用VC++作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言；系統(tǒng)軟件主要分為系統(tǒng)設(shè)置模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊、偏移檢測(cè)模塊和結(jié)果顯示模塊。

圖像處理模塊中，由于本系統(tǒng)是對(duì)標(biāo)的物位置偏移的檢測(cè)，為了防止圖像在處理過(guò)程中出現(xiàn)不必要的誤差，所以對(duì)原始圖像并未進(jìn)行過(guò)多的圖像處理操作，圖像處理的操作主要是圖像的二值化和圖像的邊緣檢測(cè)以及一定的降噪處理。二值化以后的圖像如圖6所示。

偏移檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的偏移量的檢測(cè)和計(jì)算，斑馬紙?jiān)谏a(chǎn)過(guò)程中由于生產(chǎn)工藝的問(wèn)題存在一定的公差，所以在計(jì)算偏移量時(shí)采用的是取平均偏移量的計(jì)算方法，即分別對(duì)ITO、斑馬紙和電路板金手指選取多個(gè)管腳導(dǎo)線(xiàn)并計(jì)算它們的中值相對(duì)于原始圖像的位置，從而計(jì)算它們之間的位置偏移量。各部分邊緣檢測(cè)效果圖如圖7、圖8、圖9所示。

系統(tǒng)通過(guò)邊緣檢測(cè)獲得圖像中所有管腳導(dǎo)線(xiàn)的邊緣相對(duì)于原始圖像的位置，并計(jì)算各自中線(xiàn)相對(duì)于原始圖像的位置，中線(xiàn)位置的偏移量即各部分之間的偏移量，隨后通過(guò)伺服控制模塊對(duì)各部分進(jìn)行位置調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)各部分對(duì)齊的目標(biāo)。

由于斑馬紙生產(chǎn)工藝的限制，每張斑馬紙均存在一定的公差，使得想要做到各部分完全精確的對(duì)齊非常困難，但是通過(guò)對(duì)多個(gè)管腳導(dǎo)線(xiàn)的位置取中值的做法可以緩解這種公差對(duì)對(duì)齊效果的影響，使最終的對(duì)齊效果能夠滿(mǎn)足LCD熱壓焊接的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

目前對(duì)于LCD熱壓焊接工序，生產(chǎn)企業(yè)主要采用人工檢驗(yàn)并調(diào)整的方式，存在諸如耗時(shí)長(zhǎng)、人工成本高等問(wèn)題。本系統(tǒng)通過(guò)引入機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)ITO、斑馬紙及電路板金手指的位置偏移檢測(cè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率，減少人力成本并保證產(chǎn)品質(zhì)量。

機(jī)器視覺(jué)概念范文第3篇

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺(jué)；圖像處理；零部件尺寸

引言

目前，在新興市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和新型技術(shù)不斷崛起的背景下，生產(chǎn)出高品質(zhì)且價(jià)格低廉的產(chǎn)品是企業(yè)發(fā)展的急切需求，然而近些年來(lái)在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)條件下生產(chǎn)出的產(chǎn)品存在著很大的問(wèn)題。傳統(tǒng)意義上的生產(chǎn)需要設(shè)備處于時(shí)常工作狀態(tài)以便于隨時(shí)檢測(cè)，然而這樣的工作方式導(dǎo)致了設(shè)備在一定的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)設(shè)備閑置的現(xiàn)象，大大的浪費(fèi)了生產(chǎn)資源并無(wú)法實(shí)現(xiàn)可靠的自動(dòng)化生產(chǎn)；還有一個(gè)更為重要的原因在于工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)上生產(chǎn)出的產(chǎn)品，對(duì)于其尺寸精度的測(cè)量人們大多數(shù)都通過(guò)自己的主觀(guān)意識(shí)或者粗淺的測(cè)試方法去判別零部件尺寸是否合格，這樣的判斷方式檢測(cè)出的精度根本滿(mǎn)足不了客戶(hù)的需求。基于上述諸多問(wèn)題的提出，一種基于機(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)方法應(yīng)運(yùn)而生，此概念的提出為生產(chǎn)加工業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化帶來(lái)了空前的變革。隨著機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用，機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用大大的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量、降低了人口紅利并能在一定程度上降低生產(chǎn)成本，帶動(dòng)生產(chǎn)加工業(yè)走向自動(dòng)化、智能化的道路[1]。

1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

本研究是基于工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)上對(duì)不同零部件尺寸的檢測(cè)，機(jī)器視覺(jué)的零部件尺寸檢測(cè)主要分為圖像采集、圖像分析處理、顯示結(jié)果及控制三個(gè)部分。系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)主機(jī)、工業(yè)相機(jī)、LED光源和光電傳感器、PLC可編程控制器以及單片機(jī)控制器、暗箱等。其工作過(guò)程是：首先初始化設(shè)備并自檢設(shè)備，然后計(jì)算機(jī)主機(jī)通過(guò)軟件驅(qū)動(dòng)工業(yè)相機(jī)（面陣式CCD傳感器），但是工業(yè)相機(jī)在此時(shí)只是處于一個(gè)等待采集圖像信號(hào)的狀態(tài)，當(dāng)光電傳感器沒(méi)有檢測(cè)到物體時(shí)，此時(shí)工業(yè)相機(jī)繼續(xù)等待采集圖像信號(hào)；當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到產(chǎn)品經(jīng)過(guò)時(shí)，打開(kāi)LED光源并觸發(fā)工業(yè)相機(jī)采集零部件數(shù)字圖像信號(hào)，然后關(guān)閉LED光源，單片機(jī)控制器經(jīng)過(guò)USB串口通信方式將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)主機(jī)進(jìn)行圖像處理，圖像處理后判斷物體是否合格，不合格就放入不合格產(chǎn)品收集箱，合格就檢測(cè)下一個(gè)產(chǎn)品。

2 圖像的處理及分析

2.1 標(biāo)定文件的生成

在圖像處理過(guò)程中，更值得說(shuō)明的是標(biāo)定文件的生成是有嚴(yán)格要求的，其處理的步驟依次為創(chuàng)建標(biāo)定模板、初始化內(nèi)參、指定描述文件、收集標(biāo)定數(shù)據(jù)、配置校正、標(biāo)定計(jì)算、獲得標(biāo)定參數(shù)、生成標(biāo)定文件等步驟。在標(biāo)定的過(guò)程中運(yùn)用到了標(biāo)定板，在這里我們規(guī)定其大小必需為視野圖像的1/4。系統(tǒng)以二十幅不同位姿的標(biāo)定板圖像進(jìn)行標(biāo)定并設(shè)置好標(biāo)定圖像的原始位姿，從而生成標(biāo)定文件[2]。

2.2 灰度轉(zhuǎn)換

在實(shí)際的生產(chǎn)加工中，由于復(fù)雜的環(huán)境因素的影響很多零部件并不是像我們想象中的那么容易區(qū)分。因此，為了快速準(zhǔn)確的識(shí)別我們必須對(duì)其進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換。RGB圖像每個(gè)像素顏色都對(duì)應(yīng)三維空間上的一個(gè)點(diǎn)，而灰度圖像像素的顏色可以對(duì)應(yīng)于一條直線(xiàn)來(lái)表示。因而，很容易得出彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像實(shí)質(zhì)是尋求一個(gè)在三維空間上的映射。

2.3 濾波降噪

在圖像采集過(guò)程中由于零部件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度不一，因而圖像中的噪聲是不可避免的，噪聲會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)區(qū)域的識(shí)別與判定。所以降噪濾波在整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)中起到了不可替代的作用。對(duì)于噪聲的處理有線(xiàn)性的濾波方法和非線(xiàn)性的濾波方法，如均值濾波為線(xiàn)性方法，采用mean_image算子對(duì)圖像灰度值進(jìn)行平均處理從而達(dá)到降噪平滑圖像的效果。中值濾波為非線(xiàn)性的方法。然而對(duì)于精度要求比較高的零部件尺寸檢測(cè)，這兩種濾波方法都不能達(dá)到我們預(yù)期的效果。所以本文采用另一種可靠的濾波方法――高斯濾波。使用高斯濾波器，可以完成高精度的測(cè)量任務(wù)。

2.4 圖像匹配

在工業(yè)生產(chǎn)加工中，我們所檢測(cè)的零部件往往不是單一的，有時(shí)候會(huì)涉及各種各樣的零部件，通過(guò)模板匹配技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)。模板匹配可以用來(lái)做完整性檢測(cè)、區(qū)分不同類(lèi)型的物體和得到目標(biāo)物體在圖像中的位姿。模板的匹配有幾種不同的匹配方式：基于灰度值的匹配、使用圖形金字塔進(jìn)行的匹配、基于灰度值的亞像素精度的匹配、帶旋轉(zhuǎn)和縮放的模板匹配。在應(yīng)用匹配的時(shí)候我們主要是用來(lái)區(qū)分不同類(lèi)型的物體，很多其他的技術(shù)都能分別出不同的物體，但對(duì)某種特殊類(lèi)型的物體來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)可靠的識(shí)別算法是很復(fù)雜的。另外如果被識(shí)別物體經(jīng)常發(fā)生變化。就必須為每種物體開(kāi)發(fā)一個(gè)新的識(shí)別算法。通過(guò)模板匹配技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)上述功能。

2.5 提取亞像素邊緣

亞像素精度輪廓表示圖像中兩個(gè)區(qū)域之間的邊界，這兩個(gè)區(qū)域中一個(gè)區(qū)域的灰度值大于灰度閾值，而另一個(gè)區(qū)域的灰度值小于灰度閾值。為了獲得這個(gè)邊界我們需要將圖像的離散轉(zhuǎn)換成一個(gè)連續(xù)函數(shù)，而通過(guò)雙線(xiàn)插值的方法就能完成這種轉(zhuǎn)換。在零部件尺寸檢測(cè)的工業(yè)生產(chǎn)中，通過(guò)工業(yè)相機(jī)采集回來(lái)的零部件圖像往往都是像素精度的，在零部件尺寸檢測(cè)中我們需要達(dá)到比圖像像素分辨率更高的精度，因此從圖像中提取亞像素精度是達(dá)到高精度要求的唯一有效的途徑。調(diào)用edge_sub_pix算子、gen_polygons_xld算子、select_contours_xld、算子和union_straight_contours_xld算子，通過(guò)濾波器canny可以對(duì)零部件目標(biāo)Region進(jìn)行亞像素邊緣提取，并可以直接返回由像素點(diǎn)組成的邊緣，具有亞像素精度。

2.6 轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)

在圖像的分析與處理過(guò)程中，由于工業(yè)相機(jī)采集回來(lái)的圖像會(huì)出現(xiàn)一定程度上的畸變，那么這個(gè)時(shí)候我們就要對(duì)圖像進(jìn)行一定程度的校正。轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)的目的在于使用標(biāo)定后的攝像機(jī)可以在世界坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行未失真的測(cè)量。這對(duì)于零部件尺寸的檢測(cè)有著很好的效果。這種未失真的檢測(cè)用立體重構(gòu)的方法也可以實(shí)現(xiàn)，但是立體重構(gòu)的方法需要多個(gè)攝像機(jī)在不同的位置上同時(shí)拍攝同一物體，但是在實(shí)際應(yīng)用中由于成本和安裝空間的限制，這種未失真的方法是不可取的。因此在零部件檢測(cè)中，我們選擇了轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)來(lái)達(dá)到未失真的測(cè)量。通過(guò)set_origin_pose算子設(shè)置原始位姿獲得系統(tǒng)參數(shù)，然后運(yùn)用image_points_to_world算子轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)。

3 結(jié)束語(yǔ)

基于機(jī)器的零部件尺寸檢測(cè)技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。隨著機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用，我們不難發(fā)現(xiàn)，機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用大大的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量、降低了人口紅利并能在一定程度上降低生產(chǎn)成本，帶動(dòng)生產(chǎn)加工業(yè)走向自動(dòng)化、智能化的道路。在機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用中，物體特征的提取和尺寸的精確定位及測(cè)量是生產(chǎn)線(xiàn)上不可替代的環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

機(jī)器視覺(jué)概念范文第4篇

2015年，馬云在德國(guó)CeBIT2015開(kāi)幕式上向德國(guó)總理默克爾演示了由曠視科技Face++提供支持的Smile to Pay“刷臉”技術(shù)，這令其為更多人知曉，成為人工智能圈的明星。

2011年，曠視科技由3個(gè)85后的年輕人成立，是一家專(zhuān)注于圖像識(shí)別和深度學(xué)習(xí)的技術(shù)公司，被外界熟知為“Face++”，是國(guó)內(nèi)人臉識(shí)別領(lǐng)域知名的創(chuàng)業(yè)公司，創(chuàng)業(yè)之初獲得了聯(lián)想之星的一筆天使融資；2013年獲得創(chuàng)新工場(chǎng)百萬(wàn)美元 A 輪投資。2014年11月，獲得2200萬(wàn)美元B輪融資，投資方包括了啟明創(chuàng)投、創(chuàng)新工場(chǎng)等，2015年完成B輪4700萬(wàn)美元融資。根據(jù)工商信息，公司還獲得了來(lái)自螞蟻金服（上海云鑫創(chuàng)業(yè)投資有限公司）的投資。

曠視科技品牌市場(chǎng)總經(jīng)理謝憶楠接受采訪(fǎng)時(shí)介紹，曠視科技目前主要在深度學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺(jué)方面進(jìn)行更深入的技術(shù)研發(fā)，并保持在泛金融、泛安防兩個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品領(lǐng)先地位，逐步向物聯(lián)網(wǎng)、人工智能方向摸索。

1.12億剛需用戶(hù)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年采用曠視科技的人臉識(shí)別技術(shù)“刷臉”的用戶(hù)已經(jīng)達(dá)到了1.12億，這些用戶(hù)主要來(lái)自泛金融領(lǐng)域。人臉識(shí)別為他們的身份信息提供了很好的保護(hù)，并很順暢地通過(guò)實(shí)名驗(yàn)證拿到貸款。

泛金融用戶(hù)的快速增長(zhǎng)，一方面來(lái)源于政策的推動(dòng)，另一方面是“刷臉”技術(shù)實(shí)質(zhì)性解決了用戶(hù)的遠(yuǎn)程風(fēng)控問(wèn)題。謝憶楠對(duì)記者表示，“我們的很多技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了融合，包括人臉識(shí)別 、文字識(shí)別、SAAS等，他們解決了用戶(hù)對(duì)安全和業(yè)務(wù)遠(yuǎn)程化的要求，榛チ網(wǎng)金融的產(chǎn)業(yè)化提供了支撐。”

今天泛金融已經(jīng)不是一個(gè)概念，實(shí)際上每個(gè)行業(yè)對(duì)于泛金融的需求都存在，這些行業(yè)基本上與金融交易服務(wù)都存在交叉點(diǎn)，在實(shí)名認(rèn)證方面有共同的需求，實(shí)名驗(yàn)證技術(shù)也讓服務(wù)的雙方都獲得保障，這樣就能維持一個(gè)良好的秩序。

實(shí)名認(rèn)證對(duì)金融業(yè)務(wù)的擴(kuò)展也有很大的幫助。一般金融服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)越多，服務(wù)才有更好的保障。在今天的移動(dòng)化時(shí)代，如果服務(wù)受制于實(shí)名認(rèn)證這個(gè)難題，金融服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的整體流程就可能出現(xiàn)問(wèn)題。比如網(wǎng)貸企業(yè)一旦沒(méi)有遠(yuǎn)程驗(yàn)證這樣的技術(shù)手段，就沒(méi)辦法實(shí)時(shí)批復(fù)這樣的業(yè)務(wù)，所有的業(yè)務(wù)還是要到線(xiàn)下去做，這樣一來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)金融本身的實(shí)時(shí)化、網(wǎng)絡(luò)化的優(yōu)勢(shì)就不存在了。

在金融服務(wù)實(shí)名化需求增多的背景下，曠視科技抓住了這一機(jī)遇，他們努力在泛金融行業(yè)的移動(dòng)化方面起到推動(dòng)作用。而人臉識(shí)別技術(shù)和生物識(shí)別相比，也具備一定的優(yōu)勢(shì)：它能讓用戶(hù)的服務(wù)得到升級(jí)，信息安全得到保障。

“1.12億用戶(hù)，這是我們2016年的里程碑，今后人臉識(shí)別會(huì)逐漸走向更多的人群，走向我們的生活?！?謝憶楠說(shuō)。

做中國(guó)的谷歌+華為

一進(jìn)曠視科技公司，其門(mén)禁系統(tǒng)特別引人注目，這其實(shí)是一個(gè)“攝像頭+門(mén)禁控制+后臺(tái)”的員工、訪(fǎng)客管理的綜合系統(tǒng)。通過(guò)這樣的門(mén)禁智能識(shí)別系統(tǒng)，讓數(shù)據(jù)流通了起來(lái)。攝像頭拍攝的視頻流被分解成很多的信號(hào)，會(huì)對(duì)員工和訪(fǎng)客進(jìn)行識(shí)別和分類(lèi)，并記錄下來(lái)。

說(shuō)到人工和機(jī)器的不同，謝憶楠這樣解釋?zhuān)皩?duì)人來(lái)說(shuō)，記錄這些信號(hào)可以通過(guò)眼睛來(lái)解決，而機(jī)器通過(guò)視頻感應(yīng)器將這些線(xiàn)下的數(shù)據(jù)收集起來(lái)，這也是物聯(lián)網(wǎng)概念的核心所在?！?/p>

在物聯(lián)網(wǎng)方面，曠視科技主要關(guān)注兩點(diǎn)：一個(gè)是智慧安防，另一個(gè)是智能商業(yè)。智慧安防方面，曠視推出了實(shí)時(shí)的警務(wù)信息告知器，之前警務(wù)情況主要是經(jīng)過(guò)事后的方式來(lái)處理，不能通過(guò)視頻信號(hào)去實(shí)時(shí)地去判斷。通過(guò)開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)程認(rèn)證識(shí)別產(chǎn)品和技術(shù)，可以把攝像頭變成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的感知器，讓警員能夠?qū)崟r(shí)地處理問(wèn)題。

“我們?cè)诤贾莺蜔o(wú)錫分別做了一些項(xiàng)目，通過(guò)這些應(yīng)用，警察可以遠(yuǎn)程了解在地鐵的人哪些是在逃犯，并馬上通知現(xiàn)場(chǎng)的同事實(shí)施抓捕。從發(fā)現(xiàn)到實(shí)施抓捕，整個(gè)過(guò)程下來(lái)只需要25分鐘?！?/p>

智能商業(yè)是一個(gè)大BI的概念，它的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域就是地產(chǎn)和樓宇的自動(dòng)化，比如大樓的智能出入管理。過(guò)去的門(mén)禁卡和保安系統(tǒng)解決不了身份惟一性，也控制不了大樓里面發(fā)生的安全隱患。拿2016年的頤和酒店事件來(lái)看，盡管保安就在現(xiàn)場(chǎng)，但是沒(méi)能現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行阻止，主要的原因就在于他不知道當(dāng)事人的身份信息，是訪(fǎng)客還是房客？沒(méi)有清晰的認(rèn)知信息，讓管理人員無(wú)從下手。

過(guò)去在賣(mài)場(chǎng)里面的人群很多，這些人到底處于什么樣的年齡、性別和特征喜好分布，都是無(wú)從知道的。智能零售主要就是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)來(lái)感知這些數(shù)據(jù)的，并將這些數(shù)據(jù)串聯(lián)起來(lái)，產(chǎn)生最有效的信息。

未來(lái)，無(wú)論是智能安防，還是智能零售，都離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。曠視科技也逐漸明確了自己的定位――數(shù)據(jù)服務(wù)提供商?！拔覀冎皇峭ㄟ^(guò)人臉識(shí)別技術(shù)為各行業(yè)提供各種數(shù)據(jù)服務(wù)，解決他們業(yè)務(wù)上的難題，至于這些數(shù)據(jù)到底是什么，我們并不關(guān)心。”

“實(shí)際上我們做的事情主要還是以深度學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺(jué)的技術(shù)研發(fā)為主，同時(shí)也會(huì)提供一些行業(yè)解決方案，有點(diǎn)像谷歌+華為的綜合體?！?謝憶楠表示。

未來(lái)，探索機(jī)器人領(lǐng)域

智能制造是當(dāng)前的熱點(diǎn)，越來(lái)越多的企業(yè)已經(jīng)將巨大的人力物力投入到可感知的機(jī)器人領(lǐng)域。曠視科技的計(jì)劃是先專(zhuān)注在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，包括智能制造，隨后才會(huì)逐步進(jìn)入半自動(dòng)化的、有感知能力的機(jī)器人領(lǐng)域。

在制造領(lǐng)域有很多不同的工藝和要求，比如色彩、尺寸、力度等等，這些工作在人工時(shí)代會(huì)有不小的誤差，但是采用機(jī)器人會(huì)做的更加精準(zhǔn)。在流程控制上也比較標(biāo)準(zhǔn)化，一個(gè)程序就能讓所有的機(jī)器整齊劃一地操作工具。

曠視科技的另一個(gè)觸角伸向了硬件領(lǐng)域。據(jù)研究機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能硬件的發(fā)展，未來(lái)數(shù)年聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的規(guī)?？赡苁菙?shù)百億只的量級(jí)。今后所有的應(yīng)用都可能會(huì)通過(guò)軟件和硬件來(lái)共同實(shí)現(xiàn)，對(duì)于關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，只關(guān)注軟件是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，軟硬融合是未來(lái)市場(chǎng)的發(fā)展方向。

機(jī)器視覺(jué)概念范文第5篇

關(guān)鍵詞：焊接自動(dòng)化；圖像處理；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：C37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、概述

隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展,近年來(lái)利用機(jī)器視覺(jué)直接觀(guān)察焊接熔池,對(duì)焊

接質(zhì)量進(jìn)行閉環(huán)控制是通過(guò)圖像處理獲取熔池的幾何形狀信息,已是當(dāng)前研究的主要方向。

和傳統(tǒng)的手工焊和半自動(dòng)焊接過(guò)程相比,使用機(jī)器視覺(jué)進(jìn)行直接觀(guān)測(cè)焊接熔池有著很明顯的優(yōu)點(diǎn),采集的數(shù)字圖像信息豐富,表象直觀(guān),且數(shù)字化的圖像數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)高速緩存內(nèi),提取特征信息, 進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,同時(shí)作出在線(xiàn)判決,可以實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程質(zhì)量實(shí)時(shí)控制和傳感。

在傳統(tǒng)的手工焊接和半自動(dòng)焊接過(guò)程當(dāng)中,對(duì)于一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的焊工,通過(guò)直接觀(guān)察熔池的行為、接頭的位置、焊道外形及電弧形狀,能夠感知焊接的狀態(tài)。若是感覺(jué)到實(shí)際焊接過(guò)程中同最佳狀態(tài)不一致,為了達(dá)到最佳狀態(tài)可以通過(guò)調(diào)節(jié)各參數(shù),以獲得高質(zhì)量的焊縫?？梢园堰@個(gè)過(guò)程劃分為眼－腦－手的控制過(guò)程。圖像處理在焊接過(guò)程中的重要意義就等同于手工焊接過(guò)程中人的眼睛,可以實(shí)現(xiàn)采集和處理焊接位置的傳感、焊接時(shí)熔池、焊道對(duì)中、熔寬和熔深的信息,然后利用計(jì)算機(jī)發(fā)出指令,實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的各種工藝參數(shù)如電流、電壓、焊接速度的調(diào)節(jié)和電弧或焊絲的對(duì)中。

二、圖像處理的概念

圖像處理(image processing)，用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析，以達(dá)到所需結(jié)果的技術(shù)。又稱(chēng)影像處理。一般圖像處理就指的是對(duì)數(shù)字圖像處理。數(shù)字圖像是指用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、掃描儀等設(shè)備經(jīng)過(guò)采樣和數(shù)字化得到的一個(gè)大的二維數(shù)組，該數(shù)組的元素稱(chēng)為像素，其值為一整數(shù)，稱(chēng)為灰度值。圖像處理技術(shù)的主要內(nèi)容包括圖像壓縮，匹配、描述和識(shí)別以及增強(qiáng)和復(fù)原這3個(gè)部分。常見(jiàn)的處理包括有圖像復(fù)原、圖像數(shù)字化、圖像增強(qiáng)、圖像編碼、圖像分析和圖像分割等

三、焊接圖像攝取方法

圖像的處理一般包括量化、圖像識(shí)別和圖像預(yù)處理等幾個(gè)步驟。圖像預(yù)處理包括圖像增強(qiáng)、圖像變換和圖像恢復(fù),盡量把因?yàn)殡S機(jī)因素的干擾和攝像中各種條件的限制而產(chǎn)生的不足和噪聲減小,繼而可以獲取焊縫位置的精確信息;量化由圖像卡完成;圖像識(shí)別包括邊緣提取和圖像分割等,可借助小波變換、快速傅立葉變換、概率統(tǒng)計(jì)等數(shù)學(xué)工具對(duì)圖像進(jìn)行理解、分析、模式識(shí)別和特征提取。

從國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)來(lái)看,利用機(jī)器視覺(jué)采集焊接熔池圖像的方法主要分為被動(dòng)式直接視覺(jué)傳感和主動(dòng)式直接視覺(jué)傳感兩大類(lèi),視覺(jué)傳感器常采用CCD攝取原始圖像。CCD是英文(Charge-Coupled Devices)的縮寫(xiě),意即“電荷耦合器件”。具有體積小、耐震動(dòng)、重量輕、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)、速度高,幾何失真小及耐高壓等一系列優(yōu)點(diǎn)。CCD是固態(tài)圖像傳感器的一種,固態(tài)圖像傳感器是指把布設(shè)在半導(dǎo)體襯底上的許多感光小單元的光－電信號(hào),用所控制的時(shí)鐘脈沖讀取出來(lái)的一類(lèi)功能器件。

動(dòng)式直接視覺(jué)傳感利用窄帶復(fù)合濾光系統(tǒng)濾除非連續(xù)光譜的電弧強(qiáng)光,并采用高強(qiáng)脈沖激光或具有圖像增強(qiáng)器的高頻閃光燈作為輔助光源,可有效地抑制弧光獲得清晰圖像。被動(dòng)式直接視覺(jué)傳感是利用焊接過(guò)程中的結(jié)構(gòu)光進(jìn)行成像。主被動(dòng)式直接視覺(jué)傳感存在強(qiáng)光干擾的問(wèn)題,激光焊接中,通常采用中性減光的辦法解決強(qiáng)光干擾的問(wèn)題;在電弧焊中,對(duì)于短路電弧焊和脈沖電弧焊.可在短路期間或基值電流期間獲取圖像數(shù)據(jù),或者在攝像機(jī)前通入部分保護(hù)氣,減少煙霧和飛濺的影響;TIG/MIG/MAG焊時(shí)弧光在600～700nm波段內(nèi)相對(duì)光強(qiáng)最弱最穩(wěn)定,選用這一波段內(nèi)的干涉濾光片和防熱玻璃可有效地排除弧光及紅外干擾。

四、圖像處理在焊接中的應(yīng)用

現(xiàn)如今，對(duì)于圖像處理主要集中應(yīng)用在脈沖機(jī)器人焊接、TIG焊、激光焊和焊縫質(zhì)量的檢測(cè)等領(lǐng)域。圖像技術(shù)在機(jī)器人焊接領(lǐng)域應(yīng)用較廣。由于機(jī)器人需要有很強(qiáng)的適應(yīng)能力,借助三維視覺(jué)傳感系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù),焊接機(jī)器人可對(duì)焊接環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。通過(guò)圖像的采集,可幫助機(jī)器人進(jìn)行焊縫的對(duì)中,為機(jī)器人焊接提供實(shí)時(shí)特征信息,如熔深、熔寬和熔池的形狀等,從而實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的智能控制。目前國(guó)內(nèi)哈工大的吳林教授在這方面作了較深入的研究,從焊縫位置的傳感到熔滴的過(guò)渡,從過(guò)程實(shí)時(shí)控制到最后焊接質(zhì)量的檢測(cè)都進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。

哈工大的何景山博士在脈沖TIG焊熔深及熔透的彩色圖形法傳感方面進(jìn)行了較深入的研究。圖像處理目前用得最廣的領(lǐng)域是在脈沖TIG焊中,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行了積極的探索。首先創(chuàng)建了一套適用于脈沖TIG焊的彩色圖像法熔深和熔透的傳感系統(tǒng),通過(guò)對(duì)脈沖峰值和脈寬的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)熔深和熔透的控制,其控制信息來(lái)源于基值期間,進(jìn)行圖像信息的采集。

此外，圖像處理還在焊接的其它領(lǐng)域中有一定的應(yīng)用。有的將圖像處理用于焊接缺陷的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與缺陷尺寸的保真,也都收到了良好的效果。有些科技工作者還將圖像處理用于水下濕法焊接,通過(guò)復(fù)合濾光技術(shù)和水下CCD攝像系統(tǒng),采集出了藥芯焊絲水下濕法焊接電弧區(qū)域的圖像,用中值濾波和梯度算子的電弧區(qū)域圖像邊緣檢測(cè)方法,有效地區(qū)分了電弧燃燒區(qū)域和電弧氣泡區(qū)域。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的何景山、楊春利等人結(jié)合采用埋弧焊進(jìn)行容器類(lèi)焊接結(jié)構(gòu)制造過(guò)程中的工藝特點(diǎn)及實(shí)際工況,設(shè)計(jì)了一種將微型攝像機(jī)、微型半導(dǎo)體激光發(fā)生器及具有濾光功能的光學(xué)系統(tǒng)三者集成一體的焊縫視覺(jué)傳感器。

焊接控制過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是焊接縫隙檢測(cè),圖像處理在這方面的應(yīng)用也有許多學(xué)者研究。為了實(shí)現(xiàn)電弧焊過(guò)程的自動(dòng)對(duì)中和焊縫質(zhì)量控制,必須對(duì)焊接縫隙的相對(duì)位置和坡口幾何參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。西安交大的梁晉、賈昌申等在《圖像法焊接縫隙檢測(cè)的研究》一文介紹了一套自行設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)焊接縫隙檢測(cè)系統(tǒng),包括圖像采集卡、計(jì)算機(jī)接口、光學(xué)傳感器、圖像處理軟件,分析了它們的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,討論了提高光學(xué)傳感器、圖像處理軟硬件等抗干擾能力的措施。該系統(tǒng)工作原理是:由光源和CCD攝像機(jī)組成的光學(xué)傳感器攝取圖象,CCD攝像機(jī)把圖象轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再經(jīng)圖象采集卡把模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)內(nèi),計(jì)算機(jī)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行必要的處理,即可得到縫隙位置和坡口幾何參數(shù)信息,在監(jiān)視器屏幕上顯示出來(lái),或經(jīng)過(guò)D/A電路給執(zhí)行機(jī)構(gòu),修正焊槍位置,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)對(duì)中控制。有的將圖像分割和小波分析應(yīng)用于焊接領(lǐng)域,小波分析在焊縫視覺(jué)跟蹤過(guò)程中檢測(cè)焊縫,采用多次小波變換可獲得清晰的焊縫邊緣,大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)備；圖像分割法可減小焊縫識(shí)別的圖像處理的復(fù)雜性,使得焊接過(guò)程的實(shí)時(shí)性增強(qiáng)。

五、圖像處理在焊接中應(yīng)用的展望

為焊接現(xiàn)象的描述及內(nèi)在規(guī)律的解釋提供了極佳的條件和直接的證據(jù),推動(dòng)焊接理論和實(shí)踐的發(fā)展就是通過(guò)圖像傳感的這種方法。同時(shí)也使得研究者能夠觀(guān)察到其它傳感方法所不能觀(guān)察到的被強(qiáng)光所淹沒(méi)的豐富直觀(guān)的信息。

把圖像處理技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)代焊接技術(shù)中,將會(huì)推動(dòng)焊接過(guò)程質(zhì)量實(shí)時(shí)傳感與控制的發(fā)展和成熟,使得焊接過(guò)程通過(guò)閉環(huán)反饋控制而實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化,保證焊接質(zhì)量,提高焊接生產(chǎn)效率。

總之，作為智能控制中關(guān)鍵技術(shù)―數(shù)字圖像技術(shù),在焊接過(guò)程中發(fā)揮的作用將會(huì)越來(lái)越大,將為焊接智能化生產(chǎn)作出貢獻(xiàn)?，F(xiàn)代工業(yè)正朝著信息化和智能化方向發(fā)展,現(xiàn)代焊接技術(shù)也必然要實(shí)現(xiàn)智能化。

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