工業(yè)自動化為什么要使用機器視覺

工業(yè)自動化在我國的發(fā)展已日漸成熟，對于工業(yè)自動化，大家或多或少有所了解。為增進大家對工業(yè)自動化的認識，本文將基于兩大方面介紹工業(yè)自動化：1.機器視覺在工業(yè)自動化的應(yīng)用，2.工業(yè)自動化為何使用機器視覺系統(tǒng)。如果你對本文即將涉及的內(nèi)容具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、機器視覺于工業(yè)自動化的應(yīng)用

機器視覺長期以來用于工業(yè)自動化系統(tǒng)中，以通過取代傳統(tǒng)上的人工檢查來提高生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量。從拾取和放置、對象跟蹤到計量、缺陷檢測等應(yīng)用，利用視覺數(shù)據(jù)可以通過提供簡單的通過失敗信息或閉環(huán)控制回路，來提高整個系統(tǒng)的性能。

視覺的使用并不僅僅在工業(yè)自動化領(lǐng)域;我們也看到了相機在日常生活中的大量應(yīng)用，例如用于計算機、移動設(shè)備，特別是在汽車中。攝像頭僅僅是在幾年前才被引入到汽車中，但是現(xiàn)在汽車中已經(jīng)配備了大量攝像頭，以為駕駛員提供完整的360°車輛視圖。

但是談到機器視覺領(lǐng)域的最大技術(shù)進步，可能一直是處理能力。隨著處理器性能每兩年翻一番，以及對多核CPU、GPU和FPGA等并行處理技術(shù)的持續(xù)關(guān)注，視覺系統(tǒng)設(shè)計人員現(xiàn)在可以將高度復(fù)雜的算法應(yīng)用于視覺數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建更智能的系統(tǒng)。

處理技術(shù)的發(fā)展帶來了新機會，而不僅僅是更智能或更強大的算法。讓我們看看為制造機器增加視覺功能的應(yīng)用案例。這些系統(tǒng)傳統(tǒng)上設(shè)計為形成協(xié)作分布式系統(tǒng)的智能子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)允許模塊化設(shè)計（見圖1）。

圖1：智能子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，其設(shè)計為構(gòu)成協(xié)作分布式控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)允許模塊化設(shè)計，但采用這種以硬件為中心的方法可能導(dǎo)致性能瓶頸。

然而，隨著系統(tǒng)性能的提高，采用這種以硬件為中心的方法可能遇到困難，因為這些系統(tǒng)通常采用時間關(guān)鍵和非時間關(guān)鍵協(xié)議的混合來聯(lián)接。通過各種通信協(xié)議將這些不同的系統(tǒng)聯(lián)接在一起，會導(dǎo)致延遲、確定性和吞吐量方面出現(xiàn)瓶頸。

例如，如果設(shè)計者試圖利用這種分布式架構(gòu)開發(fā)應(yīng)用，并且必須在視覺和運動系統(tǒng)之間保持緊密集成，例如在視覺伺服中所需要的，那么可能遇到由于缺乏處理能力而帶來的主要性能挑戰(zhàn)。此外，由于每個子系統(tǒng)都具有自己的控制器，這實際上會降低處理效率。

最后，由于這種以硬件為中心的分布式方法，設(shè)計人員不得不使用不同的設(shè)計工具來設(shè)計視覺系統(tǒng)中每個子系統(tǒng)的特定視覺軟件，以及用于運動系統(tǒng)的運動專用軟件等。這對于規(guī)模較小的設(shè)計團隊而言尤其具有挑戰(zhàn)性，因為一個小團隊甚至是一名工程師，需要負責(zé)設(shè)計中的許多部分。

二、工業(yè)自動化為何使用機器視覺系統(tǒng)

在工業(yè)自動化控制中使用機器視覺系統(tǒng)有以下五個主要原因：

精確性——由于人眼有物理條件的限制，在精確性上機器有明顯的優(yōu)點。即使人眼依靠放大鏡或顯微鏡來檢測產(chǎn)品，機器仍然會更加精確，因為它的精度能夠達到千分之一英寸。

重復(fù)性——機器可以以相同的方法一次一次的完成檢測工作而不會感到疲倦。與此相反，人眼每次檢測產(chǎn)品時都會有細微的不同，即使產(chǎn)品時完全相同的。

速度 ——機器能夠更快的檢測產(chǎn)品。特別是當檢測高速運動的物體時，比如說生產(chǎn)線上，機器能夠提高生產(chǎn)效率。

客觀性——人眼檢測還有一個致命的缺陷，就是情緒帶來的主觀性，檢測結(jié)果會隨工人心情的好壞產(chǎn)生變化，而機器沒有喜怒哀樂，檢測的結(jié)果自然非常可觀可靠。

成本 ——由于機器比人快，一臺自動檢測機器能夠承擔好幾個人的任務(wù)。而且機器不需要停頓、不會生病、能夠連續(xù)工作，所以能夠極大的提高生產(chǎn)效率。

由于機器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息，而且易于自動處理，也易于同設(shè)計信息以及加工控制信息集成，因此，在現(xiàn)代自動化生產(chǎn)過程中，人們將機器視覺系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。機器視覺系統(tǒng)的特點是提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺;同時在大批量工業(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)的自動化程度。而且機器視覺易于實現(xiàn)信息集成，是實現(xiàn)計算機集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。