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工業機器人、機器人視覺系統的發展前景

 

        我們人類想要實現一系列的活動,例如 工作、學習、基本的生活必須依靠我們自身的各大器官配合,除了大腦,最重要的就是眼睛,(工業)機器人也同樣如此,要完成生產任務,也需要一套完善的,先進的視覺系統。

  機器視覺系統就是利用機器代替人眼來進行各種測量和判斷。它是計算學科的一個重要分支,綜合了機械、電子、光學、計算機軟硬件等方面的技術,涉及到計算機、人工智能、信號處理、圖像處理、模式識別、光機電一體化等多個領域。圖像處理和模式識別等技術的快速發展,也大大地推動了機器視覺的發展。

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機器視覺系統的應用

  在工業生產上,人通過肉眼來做測量和判斷會因疲勞、個人之間的差異等產生誤差和錯誤,但是機器視覺系統卻會不知疲倦地、穩定地進行下去。一般來說,機器視覺系統包括了鏡頭、攝像系統和圖像處理系統、照明系統等。對于每一個應用,我們都需要考慮系統的運行速度和圖像的處理速度、使用彩色還是黑白攝像機、檢測目標的尺寸還是檢測目標有無缺陷、視場需要多大、分辨率需要多高、對比度需要多大等。從功能上來看,典型的機器視覺系統可以分為:圖像采集部分、圖像處理部分和運動控制部分。

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工作過程

一套完整的機器視覺系統的主要工作流程:
1、工件定位檢測器探測到物體運動到攝像系統的視野中心,向圖像采集部分發送觸發脈沖。
2、圖像采集模塊按照事先設定的程序和延時,分別向攝像機和照明系統發出啟動脈沖。
3、攝像機接收到啟動脈沖信號,如果處于等待狀態,啟動一幀掃描,如果有任務,則停止當前操作掃描,重新開始新的一幀掃描。

    4、攝像機在開始掃描之前打開曝光機構,其中曝光時間可以事先設定。
5、同事啟動脈沖打開燈光照明,燈光的開啟時間與攝像機的曝光時間相匹配。
6、攝像機曝光后,正式開始一幀圖像的掃描和輸出。
7、圖像采集模塊接收模擬信號通過A/D將其數字化,或者是直接接收攝像機數字化后的數字視頻數據。
8、將數字圖像數據存放計算機的內存中。
9、處理器對圖像進行處理、分析、識別,獲得測量結果或邏輯控制值。
10、處理結果控制生產線的工藝動作、進行定位、糾正運動的誤差等。

優點
機器視覺系統的優點有:
1、非接觸測量,不會產生任何損傷,提高系統的可靠性。
2、具有較寬的光譜響應范圍,擴展了人眼的視覺范圍,例如使用人眼看不見的紅外測量。
3、長時間穩定工作,人類難以長時間對同一對象進行觀察,而機器視覺則可以長時間地作測量、分析和識別任務。
4、機器視覺系統的應用領域越來越廣泛。在工業、交通、醫療、農業、國防、金融甚至娛樂、體育等行業都獲得了廣泛的應用。

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  視覺系統簡單來說就可以用三個及獨立又相互聯系的模塊來概括:目標物圖像的采集、圖像的處理、指令的發出。

  視覺系統的設計分為軟件設計和硬件設計兩大部分。

  視覺系統的硬件設計

       視覺系統的硬件主要由鏡頭、攝像機、圖像采集卡、輸入輸出單元、控制裝置構成。

  一套視覺系統的好壞則分別取決于攝像機像素的高低,硬件質量的優劣,更重要的是各個部件間的相互配合和合理使用。

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  ——在惡劣的自然環境中,在生產的一線,在許多復雜的情況下,要想保證整個視覺系統的正常工作,構成系統的各個硬件就必須具有很好的耐磨損性和經受住各種不可預料的情況和考驗。
——隨著科技的進步和現代生產生活的需要視覺系統正在機器,特別是智能機械的飛速發展,原有的系統硬件已不適應新的需要,為此,必須提高硬件的水平和質量來保證系統的正常運行。  
——鏡頭、攝像機、圖像采集卡、輸入輸出單元、控制裝置構就好像電腦的顯示器、電源、主機(處理器、內存條、硬盤、顯卡等)一樣,每一個構成部件都很關鍵,它們質量如果不過關,整個機器就無法正常工作,更別說完成復雜的工作和給以的任務了。

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視覺系統的軟件設計
——視覺系統的軟件設計是一個復雜的課題,不僅要考慮到程序設計的最優化,還要考慮到算法的有效性,及其能否實現,在軟件設計的過程中要考慮到可能出現的問題。

     ——視覺系統的軟件設計至關重要,在當今信息化大趨勢下,智能控制越來越依靠軟件方面的功用。
——視覺系統的軟件設計完成還要對其魯棒性進行檢測和提高,以適應復雜的外部環境(魯棒性就是系統的健壯性。它是在異常和危險情況下系統生存的關鍵。)

機器人視覺
• 機器人視覺【robot vision】 使機器人具有視覺感知功能的系統。
• 機器人視覺可以通過視覺傳感器獲取環境的二維圖像,并通過視覺處理器進行分析和解釋,進而轉換為符號,讓機器人能夠辨識物體,并確定其位置。
• 機器人視覺廣義上稱為機器視覺,其基本原理與計算機視覺類似。
• 計算機視覺研究視覺感知的通用理論,研究視覺過程的分層信息表示和視覺處理各功能模塊的計算方法。而機器視覺側重于研究以應用為背景的專用視覺系統,只提供對執行某一特定任務相關的景物描述。

  機器人視覺硬件主要包括圖像獲取和視覺處理兩部分,而圖像獲取由照明系統、視覺傳感器、模擬-數字轉換器和幀存儲器等組成。根據功能不同,機器人視覺可分為視覺檢驗和視覺引導兩種,廣泛應用于電子、汽車、機械等工業部門和醫學、軍事領域。

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      迪壹智能科技在機器視覺領域已擁有發明專利一項,新型專利多項,在焊接、點膠及不良品檢測方面有著豐富的經驗和案例。

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