機(jī)器視覺的3個經(jīng)典應(yīng)用案

機(jī)器視覺助力殘損膠囊圖像檢測

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)與科學(xué)的快速發(fā)展，人們生活水平不斷的提高。與此同時，人們對與自身健康息息相關(guān)的藥品質(zhì)量有了越來越高的質(zhì)檢要求。

在日常生活中，我們在購買常見的膠囊藥品時，可以憑借肉眼獲取藥品的劑量與外形輪廓、色澤等物理量來判別膠囊藥品質(zhì)量的好壞。但在許多制藥廠藥品的批量生產(chǎn)過程中，單純地靠員工的眼睛來逐個判斷藥品的外形輪廓與色澤，從而不能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求。易疲勞等缺點無法保障高質(zhì)量需求，這不僅增加了生產(chǎn)與管理成本，同時也存在由于人眼的不穩(wěn)定性檢測而產(chǎn)生的合格率。

機(jī)器視覺的出現(xiàn)解決了這一難題，極大地解放了人類的勞動力，提高了現(xiàn)代生產(chǎn)的自動化水平，改善設(shè)備的完整性具有重大意義，而且有著極廣的市場前景。

膠囊外觀瑕疵檢測

膠囊生產(chǎn)過程中難免出有漏粉、 磨損、外觀變形的殘損膠囊存在，因此這就需要對在線的膠囊進(jìn)行圖像處理與識別。在整個圖像處理過程中，首先要通過圖像傳感器CCD圖像傳感器獲取圖像，并將圖像轉(zhuǎn)換為計算機(jī)或微處理器能夠識別且運行的數(shù)字信號，以此通過 A／D轉(zhuǎn)換器將膠囊圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像。獲取到圖像后對膠囊進(jìn)行預(yù)處理(濾波、圖像增強(qiáng)等)、膠囊圖像的特征提取、分類識別。對于檢測到的不合格膠囊，此時檢測系統(tǒng)向PLC發(fā)送信號，表示檢測到殘損膠囊，需要剔除將不合格產(chǎn)品放入到廢品槽。

膠囊檢測的算法分析

膠囊經(jīng)充填機(jī)填充好后，膠囊體與膠囊帽進(jìn)行了較好的吻合，在檢測過程中可能由于人為因素、機(jī)器故障、堆壓等因素致使膠囊出現(xiàn)了破損和表面磨損。按照破損和磨損程度的不同，系統(tǒng)必須把那些破損或磨損較大的膠囊剔除出來，對那些破損或磨損程度較小而人眼看不出來的破損或磨損膠囊可以當(dāng)合格膠囊，以減小生產(chǎn)過程中的損失。

膠囊的破損檢測

膠囊磨損檢測

鋁箔包裝膠囊檢測

機(jī)器視覺檢測設(shè)備通過模式匹配與顏色識別，確定一個包裝是否有正確的數(shù)量和類型的藥片。檢查包裝中藥丸的數(shù)量和每顆藥丸的顏色，對不合格包裝發(fā)出報警或剔除。

機(jī)器視覺膠囊檢測的優(yōu)勢

替代人工檢測：機(jī)器視覺能夠在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域替代人工檢測，其非接觸與高精密度的優(yōu)勢是人工無法比擬的；

提高效率：在流水線重復(fù)且機(jī)械化的檢測過程中，人工檢測容易出現(xiàn)疲勞而導(dǎo)致檢測效率降低，而機(jī)器視覺不知疲倦，無需休息，能夠大幅提高檢測效率，甚至能夠達(dá)到人工10倍以上；

降低成本：機(jī)器視覺屬于一次性投入，可以減少工業(yè)生產(chǎn)中人工及管理成本的長期投入。同時檢測速度更快，單位產(chǎn)品檢測成本更低；

提升品質(zhì)：機(jī)器視覺對比人工，檢測精度更高，同時也能夠避免人工的情緒化而導(dǎo)致的誤差，提升檢測的準(zhǔn)確性，而進(jìn)一步的提高產(chǎn)品品質(zhì)。

在當(dāng)前，醫(yī)療技術(shù)的快速發(fā)展，各種藥用或裝飲料用的玻璃瓶的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，隨著競爭日益激烈，客戶勢必對玻璃瓶質(zhì)量的要求越來越高，這對玻璃瓶企業(yè)產(chǎn)品品質(zhì)的要求也越來越高，企業(yè)通常采用不斷加大人工監(jiān)測力度，或者尋找更好的檢測方法，以便全面解決這個日益尖銳的矛盾。

機(jī)器視覺之玻璃瓶檢測應(yīng)用

在玻璃瓶生產(chǎn)過程中，由于加工工藝的復(fù)雜性，無法避免產(chǎn)生各種的缺陷產(chǎn)品，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來嚴(yán)重隱患。為了提高產(chǎn)品出廠的品質(zhì)，廠家通常依靠大量的人工檢查來挑除廢品。但人工檢查速度慢，需要占用大量的人力、物力資源和場地資源，而且人眼長時間工作后，極易出現(xiàn)疲勞和疏忽的情況，無法高效保證產(chǎn)品質(zhì)量。

隨著計算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，越來越多的企業(yè)已經(jīng)逐步使用機(jī)器視覺檢測技術(shù)來代替人工進(jìn)行質(zhì)量檢測，這樣檢測標(biāo)準(zhǔn)可以通過系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，不受主觀因素的影響，可以連續(xù)、準(zhǔn)確、可靠地完成檢測工作，提高工業(yè)產(chǎn)品自動化和智能化的發(fā)展。

主要檢測指標(biāo)

1、尺寸檢測（包括瓶高、瓶身外徑、瓶口外徑、瓶口高度等）；

2、瓶身外觀缺陷（包括氣泡、雜質(zhì)、褶皺、粘連、裂紋、刻痕、手印等）；

3、瓶底缺陷從側(cè)面可以拍攝到（包括瓶底凹凸不平、底刺、偏底等）；

4、瓶肩部缺陷（包括斜肩、歪瓶、與瓶身類似的外觀缺陷等）；

5、瓶口檢測內(nèi)容是除了檢測瓶身外觀上述缺陷類型外，還需要檢測缺口、破口、圓口不齊等缺陷。

機(jī)器視覺工作原理

機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品（CMOS和CCD）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號。圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作，進(jìn)行視覺檢測、尺寸測量、缺陷檢測及系統(tǒng)定位等。

玻璃瓶質(zhì)量在視覺檢測中的技術(shù)優(yōu)勢

1、提高檢測精度，統(tǒng)一檢測標(biāo)準(zhǔn)，消除人工檢測的個體差異；

2、提高檢測速度，實現(xiàn)產(chǎn)品全方位實時檢測；

3、一次投入，平均成本遠(yuǎn)小于人工成本；

4、可對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，便于前端工序查找問題，為后續(xù)工序提供建議。

針對玻璃瓶檢測這種帶有高度重復(fù)性的工作，機(jī)器視覺檢測技術(shù)具有速度快、精度高、自動化程度高等突出的優(yōu)點，能很好的滿足現(xiàn)代制造業(yè)的需求。而且視覺檢測系統(tǒng)可以適應(yīng)不同產(chǎn)品規(guī)格，對產(chǎn)品實現(xiàn)實時在線質(zhì)量檢測，可以擴(kuò)展到對于啤酒瓶等別的種類的玻璃瓶檢測，讓最終客戶方便靈活的使用于各類檢測中。

機(jī)器視覺助力制鞋行業(yè)高精度檢測

如今，隨著生活水平的不斷提升，人們對于衣食住行的定義及要求相較與幾年前已經(jīng)有了很大的改變，我們將這種變化稱之為“消費升級”，它最主要體現(xiàn)在市場的消費需求變得多元化、專業(yè)化。

拿“行”這塊舉個例子，現(xiàn)在人們在選購鞋子時除了對鞋的外觀有要求之外，還對鞋的功能有了具體的要求，如跑步時需要專業(yè)的“跑步鞋”，打球時需要不同類型的“球鞋”，戶外徒步時需要專業(yè)的“徒步鞋”等等。

目前制鞋產(chǎn)品的生產(chǎn)已經(jīng)基本實現(xiàn)自動化，但美中不足的是成品和半成品檢測依然是由人工一個一個檢查排除不合格品，特別是在半成品檢查的時，由于半成品是剛經(jīng)過噴膠工序膠水還處于未凝固狀態(tài)，人手檢查時偶爾會沾到膠水導(dǎo)致鞋體表面膠量變化引起成品不合格，同時人工檢測的效率并不高，每當(dāng)生產(chǎn)旺季時就會影響到整條產(chǎn)線的產(chǎn)能。

盡管與人工相比，自動化設(shè)備在效率和準(zhǔn)確性上來說已經(jīng)更勝一籌，但不同款式的鞋子在大小、厚度、顏色方面都各不一樣，所以對設(shè)備來說仍然存在著不小的挑戰(zhàn)。

采用工業(yè)機(jī)器人+雙相機(jī)方案，以相機(jī)引導(dǎo)機(jī)器人到達(dá)對應(yīng)位置來實現(xiàn)定位及細(xì)節(jié)檢測的應(yīng)用。

系統(tǒng)中的雙相機(jī)，一個固定在機(jī)器人上方用于整個鞋子輪廓特征的捕捉，另外一個相機(jī)位于機(jī)器手臂末端法蘭處用于鞋子內(nèi)側(cè)膠量的檢測，如下圖。

在面向裝配、搬運行業(yè)時，慧眼科技視覺系統(tǒng)特有的輪廓圖像處理、目標(biāo)定位等一系列技術(shù)特性，都確保了其強(qiáng)大的位置識別能力。

通過相機(jī)1從上方拍出鞋子的輪廓，同時將鞋底輪廓細(xì)分成若干個點，處理完畢后將生成的坐標(biāo)點通過網(wǎng)口發(fā)送給機(jī)器人，機(jī)器人收到后可直接利用點位進(jìn)行軌跡運動，運動同時打開相機(jī)2進(jìn)行實時的多光源拍照，如圖2，左側(cè)為相機(jī)1，右側(cè)為相機(jī)2。

事實上，這一項應(yīng)用并非視覺系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人的唯一合作案例。隨著工業(yè)機(jī)器人集成視覺引導(dǎo)功能的技術(shù)趨勢在當(dāng)前逐漸興起，兩者的合作機(jī)遇不斷涌現(xiàn)，針對制鞋產(chǎn)業(yè)可實現(xiàn)精準(zhǔn)定位和產(chǎn)品缺陷判斷。