不同類型的機器視覺系統(tǒng)
一般來說，有三種類別的機器視覺系統(tǒng)：1D、2D和3D。
1D視覺系統(tǒng)
1D視覺每次分析一條掃描線的數(shù)字信號，而不是馬上查看整個圖像，如評估最新采集的10 條掃描線組與先前采集的掃描線組之間的差異。如下面的圖1所示，這種技術(shù)通常用于在連續(xù)制造流程中檢測所生產(chǎn)的材料(如紙張、金屬、塑料和其他非紡織片材或卷材)是否存在缺陷，并對缺陷進行分類。
2D視覺系統(tǒng)
大多數(shù)常見的檢測相機執(zhí)行的都是面陣掃描，如下面的圖2所示，需要采集不同分辨率的 2D快照。另一種類型的2D機器視覺執(zhí)行的也是線掃描，如下面的圖3所示，通過線掃描創(chuàng)建一個2D圖像。
面陣掃描與線掃描
在某些應用中，相比面陣掃描系統(tǒng)，線掃描系統(tǒng)具有特定的優(yōu)勢。舉例來說，檢測圓形或柱形元件時，可能需要使用多臺面陣掃描相機，才能覆蓋到元件的整個表面。但如果我們將元件置于一臺線掃描相機前面，然后旋轉(zhuǎn)元件，通過這種方式將圖像展開，我們可以采集到整個表面的圖像。而且，線掃描相機也更容易安裝到狹小的應用空間，舉例來說，在相機必須通過輸送帶上的滾軸來查看元件底部的情況下。另外，相比傳統(tǒng)相機，線掃描系統(tǒng)通常也能夠提供高得多的分辨率。由于線掃描系統(tǒng)需要元件進行運動來創(chuàng)建圖像，它們通常非常適合用于檢測處于連續(xù)運動狀態(tài)的產(chǎn)品。
3D系統(tǒng)
3D機器視覺系統(tǒng)通常由多臺相機或者一臺或多臺激光位移傳感器組成。在機器人引導應用中，由多臺相機組成的3D視覺系統(tǒng)能夠向機器人提供元件方位信息。這類系統(tǒng)需要將多臺相機安裝在不同的位置，在3D空間內(nèi)，在物品位置上對物品形成“三角”包圍狀態(tài)。
相比之下，3D激光位移傳感器應用通常包含表面檢測和體積測量，僅使用一臺相機就可以提供3D檢測結(jié)果。通過物品上反射的激光位置位移來生成高度圖。與線掃描技術(shù)相似的是，使用這種技術(shù)時，必須移動物品或相機，才能掃描到整個產(chǎn)品。位移傳感器配備有已標定的位移激光器，能夠測量表面高度和平面等參數(shù)，并且可達到20μm級精度。上面的圖6顯示的是一臺3D激光位移傳感器，正在檢測剎車片表面是否存在缺陷。
機器視覺平臺
機器視覺可以通過不同的物理平臺來實施，包括基于PC的系統(tǒng)、專為3D和多相機2D應用設計的視覺控制器、獨立式視覺系統(tǒng)、簡單的視覺傳感器以及基于圖像的讀碼器。要選擇合適的機器視覺平臺，通常取決于應用需求，包括開發(fā)環(huán)境、功能、架構(gòu)和成本。
基于PC的機器視覺
基于PC的系統(tǒng)能夠輕松地與直連式相機或圖像采集板連接，并且提供各種可配置的機器視覺應用軟件支持。另外，PC還提供眾多自定義代碼開發(fā)選項，使用的是用戶熟悉且支持度很高的語言，如Visual C/C++、Visual Basic和Java，以及圖形編程環(huán)境。但應用開發(fā)通常比較復雜，往往需要較長的時間，因此，這種平臺通常局限于大型安裝應用，吸引的大多是高級機器視覺用戶和編程人員。
視覺控制器
視覺控制器能夠提供基于PC的系統(tǒng)所提供的所有性能強大性和靈活性優(yōu)勢，但比基于PC的系統(tǒng)更加能夠承受嚴苛工廠環(huán)境的考驗。視覺控制器讓用戶能夠更輕松地配置3D和多相機 2D應用，通常可能是一次性任務，而開發(fā)所需的時間和成本也比較合理。這讓用戶能夠以非常經(jīng)濟實惠的方式配置更為復雜的應用。
獨立式視覺系統(tǒng)
獨立式視覺系統(tǒng)不僅價格經(jīng)濟實惠，而且能夠快速、輕松地完成配置。這類系統(tǒng)配備有相機傳感器、處理器和通信套件，是一種全面的視覺系統(tǒng)。這類系統(tǒng)中有些還集成了光源和自動對焦光學元件。在許多情況下，這類系統(tǒng)不僅體積小巧，而且價格實惠，確保用戶能夠安裝在整個工廠車間。通過在關(guān)鍵流程位置安裝獨立式視覺系統(tǒng)，用戶可以在生產(chǎn)流程中及時檢測到缺陷，并且更快速地識別設備問題。這類系統(tǒng)大多提供內(nèi)置以太網(wǎng)通信模塊，這讓用戶不僅能夠在整個生產(chǎn)流程中安裝視覺系統(tǒng)，而且能夠?qū)商谆蚨嗵紫到y(tǒng)連接到一個可管理、可擴展的視覺區(qū)域網(wǎng)絡中，在該網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)可以在不同的系統(tǒng)之間交換，并由一臺主機進行管理。另外，視覺系統(tǒng)網(wǎng)絡還可以輕松向上連接到工廠和企業(yè)網(wǎng)絡，從而讓工廠車間內(nèi)任何具備TCP/IP通信功能的工作站都能夠遠程查看視覺檢測結(jié)果、圖像、統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及其他信息。這類系統(tǒng)提供可配置的環(huán)境，并提供輕松引導的設置步驟或者更高級的編程或腳本功能。一些獨立式視覺系統(tǒng)提供兩種開發(fā)環(huán)境，確保用戶通過附加功能能夠輕松完成設置，并提供編程和腳本靈活性，讓用戶能夠更好地控制系統(tǒng)配置，以及處理視覺應用數(shù)據(jù)。
視覺傳感器和基于圖像的讀碼器
視覺傳感器和基于圖像的讀碼器通常無需編程，并且提供方便用戶使用的界面。這類系統(tǒng)大多能夠與任何機器輕松集成，以提供單點檢測及專門的處理，同時還提供內(nèi)置以太網(wǎng)通信模塊，確保在整個工廠內(nèi)實現(xiàn)網(wǎng)絡化。
結(jié)論
機器視覺通過從數(shù)字圖像中自動提取信息，來幫助用戶實現(xiàn)流程或質(zhì)量控制?，F(xiàn)在，大多數(shù)制造商都以自動化機器視覺取代了人工檢驗員，因為機器視覺更適合執(zhí)行各種重復性檢測任務，它不僅能夠連續(xù)工作，還可以更快速地提供更客觀的檢測結(jié)果。機器視覺每分鐘能夠檢測數(shù)百個甚至數(shù)千個元件，并提供更一致、更可靠的檢測結(jié)果，而且能夠全天候不間斷地運行。
在如今的制造領(lǐng)域中，最常見的機器視覺應用包括測量、計數(shù)、定位和解碼。制造商采用機器視覺可以減少缺陷、提高成品率、促進標準化以及跟蹤元件，從而能夠顯著節(jié)省成本和提高利潤率。
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