機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統是指通過機器視覺產品將被攝取目標轉換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統,根據像素分布和亮度、顏色等信息,轉變成數字化信號;圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征,進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。
由于機器視覺系統可以快速獲取大量信息,而且易于自動處理,也易于同設計信息以及加工控制信息集成,因此,在現代自動化生產過程中,人們將機器視覺系統廣泛地用于工況監視、成品檢驗和質量控制等領域。機器視覺系統的特點是提高生產的柔性和自動化程度。在一些不適合于人工作業的危險工作環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;同時在大批量工業生產過程中,用人工視覺檢查產品質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效率和生產的自動化程度。而且機器視覺易于實現信息集成,是實現計算機集成制造的基礎技術。
半導體行業是利用機器視覺技術進行檢測的行業,其他行業也隨之而來。作為生產機械的OEM的設計工程師,最基本的問題就是:“我是要檢測這個部件還是整個這個產品”。檢測可以得到高質量的產品,但是也會有這樣的事實存在:檢測成本或者產品質量要求并不需要這樣的檢測。比如說牙簽,假設在一個裝有500個牙簽的盒子里有一兩個不合格,大多數人都不會怎么擔心。但是對于很多產品,假如前面的盒子里裝的不是牙簽,而是針頭,試想不合格品可能會帶來什么樣的后果,所以產品功能性的檢測都是的,即使只是外觀檢測,要證明內在的品質也必須要做到無缺陷。因此,為了達到這個目的,許多OEM將機器視覺應用到他們將要賣給用戶的系統中。機器視覺能夠為整個系統增值,表現在三個方面:提高生產效率,提高制造過程的精確性,減少成本。
那么,對于一個設計工程師來說,怎么樣才能知道機器視覺是否適合他的系統呢?盡管的最基本的機器視覺系統在20世紀70年代引入,工業就將其視為主流應用。這就導致設計工程師要考慮它是否合適他們的應用,同時要考慮利用機器視覺檢測的成本與其所能帶來的利潤。
高復雜度產品行業,比如說半導體行業和電子行業,由于它們的復雜性和小型化,從傳統上推動著機器視覺市場的發展。但是如今,所有產業,包括自動化、制藥、造紙等等都依靠機器視覺系統檢測產品以提高產品質量。工業專家們預言:在未來的20年到50年,機器視覺將成為橫跨所有行業的通用性技術,幾乎所有出產的產品都會由機器視覺系統來檢測。
使用機器視覺系統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點。即使人眼依靠放大鏡或顯微鏡來檢測產品,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,人眼每次檢測產品時都會有細微的不同,即使產品時相同的。
速度 ——機器能夠更快的檢測產品。特別是當檢測高速運動的物體時,比如說生產線上,機器能夠提高生產效率。
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,檢測結果會隨工人心情的好壞產生變化,而機器沒有喜怒哀樂,檢測的結果自然非??捎^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。而且機器不需要停頓、不會生病、能夠連續工作,所以能夠極大的提高生產效率。
一旦工程師決定使用機器視覺系統,就需要建立這個系統。其中要素包括:照明光源、工件放置(夾具)、相機、位置傳感器、控制邏輯、以及圖像采集卡,圖像處理軟件、技術支持。由于大多數廠商在這個領域都沒有經驗,機會來了。所以,尋找一個既了解核心技術又能為其提供系統所需產品的供應商就成為關鍵問題。