初級機(jī)器視覺工程師必備的10大知識點(diǎn)

1.定位器

對象或特征的精確定位是一個(gè)檢測系統(tǒng)或由視覺引導(dǎo)的運(yùn)動系統(tǒng)的重要功能。傳統(tǒng)的物體定位采用的是灰度值相關(guān)來識別物體。盡管這種技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，但是，它在圖象質(zhì)量變差的情況下，就缺乏穩(wěn)定性。圖象質(zhì)量變差可能是由于凌亂、亮度不同和遮蓋等因素的影響。相反，幾何對象定位法是一種最新的方法，它使用對象的輪廓來識別對象及其特征。Adept的HexSight 軟件和AdeptVision sAVI 系統(tǒng)兩者都是用非常先進(jìn)的輪廓檢測技術(shù)來進(jìn)行識別對象。一個(gè)可靠的定位器可不需要夾具來定位零件，因此節(jié)約了成本。

2. 光學(xué)裝置與照明

眾所周知，適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)裝置和照明對視覺應(yīng)用的成功至關(guān)重要。有時(shí)，盡管選擇了最合適的光學(xué)裝置和照明，但是，如果被監(jiān)測的對象或特征稍微變動一下，就要求相應(yīng)改變燈光和照明亮度。例如，晶片的拋光表面的不同，在OCR應(yīng)用中激光蝕刻的標(biāo)志的質(zhì)量的不同。一個(gè)穩(wěn)定性好的定位工具如Adept的幾何對象定位器能輕松地處理由于光聚集和亮度不同的改變使得圖象質(zhì)量變差這樣的情況。使用適當(dāng)?shù)能浖茏屇阆匾恼{(diào)光操作，無論其圖象質(zhì)量如何改變。

3. 完整的工具集對綁在一起的多個(gè)工具

機(jī)器視覺軟件主要以兩種典型的形式出售 —— 一種是完整的視覺工具集，另一種是用于特定任務(wù)的工具的應(yīng)用，如BGA檢測。最終用戶的應(yīng)用將決定是使用一套完整的視覺工具集還是使用眾多的特定的工具。視覺工具是一般的應(yīng)用或算法，它能對圖象或圖象某個(gè)部分完成預(yù)定的任務(wù)。例如，一個(gè)斑點(diǎn)檢測工具可以找出一組暗的或亮的象素，并測量出這個(gè)斑點(diǎn)的各種尺寸。選擇一款視覺系統(tǒng)的重點(diǎn)在于擁有一套完整的視覺工具集。雖然你在作項(xiàng)目之初不需要所有的工具，但是,幾年之后你的要求就會改變，對新的應(yīng)用就可能需要另外的工具。Adept的HexSight軟件是一款全面的機(jī)器視覺庫，它基于當(dāng)今流行的軟件平臺，如：Visual Basic，Visual C++與ActiveX控件?？蛇x的HexSight的符號工具與OCR、數(shù)字矩陣和條形碼解碼工具一起提供。AdeptVision sAVI系統(tǒng)與一個(gè)用于視覺和運(yùn)動應(yīng)用編程的簡單圖形接口一起提供。

4. 編程和操作方便

簡潔、直觀的圖形界面是容易使用和設(shè)置的關(guān)鍵。當(dāng)今機(jī)器視覺產(chǎn)品之間的主要區(qū)別在于他們的圖形接口。接口應(yīng)該從“設(shè)置”和“操作”這兩方面來評價(jià)。對一個(gè)工程師來講，它應(yīng)該非常復(fù)雜，而對于一個(gè)操作者來說應(yīng)非常簡單。例如，一個(gè)視覺系統(tǒng)的校準(zhǔn)應(yīng)該簡單得只點(diǎn)擊幾次鼠標(biāo)，而不是象在火箭科學(xué)中的練習(xí)。

5. 亞像素精度

視覺系統(tǒng)的分辨率是系統(tǒng)能分辨的最小特征。例如，1’’的視覺范圍(FOV)使用一個(gè)640 x 480像素的計(jì)算機(jī)圖象將得到1/640的分辨率或0.00156’’。實(shí)際上，機(jī)器視覺算法具有亞像素的能力。也就是說，這些算法能夠測量或得出比一個(gè)像素更小的單位。Adept的幾何對象定位工具能精確到一個(gè)像素的1/40。而所有其他視覺系統(tǒng)工具只能精確到一個(gè)像素的1/10到1/20。視覺工具的亞像素精度取決于圖象的質(zhì)量和算法的強(qiáng)大。

6. 將來的升級

機(jī)器視覺系統(tǒng)可應(yīng)用在各種場合，他們的應(yīng)用范圍可從時(shí)髦的攝像機(jī)到監(jiān)視系統(tǒng)。當(dāng)選擇一個(gè)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮系統(tǒng)將來的升級。幾種供應(yīng)商提供的通用視覺軟件能為最終用戶配置合適的照明、光學(xué)系統(tǒng)和視覺工具。專用軟件包如BGA檢測、OCR等也可當(dāng)作預(yù)先配置好的軟件出售。基于通用目的的視覺軟件系統(tǒng)更好升級。最終用戶應(yīng)該根據(jù)附加的攝像機(jī)、照明的變化、視覺工具的變化等來考慮將來對系統(tǒng)的需求。例如，若一個(gè)需要多攝像頭的系統(tǒng)，就要對一個(gè)基于圖像捕捉卡的系統(tǒng)與一個(gè)基于時(shí)髦?jǐn)z像機(jī)的系統(tǒng)的價(jià)格和靈活性進(jìn)行對比。Adept 的HexSight 軟件能夠兼容多種第三方生產(chǎn)的圖像捕捉卡和攝像頭，并包括火線攝像頭。

7. 圖像預(yù)處理

檢測特征點(diǎn)和缺陷是非常的重要，不管亮度和對象表面或材料不同。圖像預(yù)處理算法能把圖像的特征點(diǎn)放大，以使視覺工具能更好的檢測它們。同樣，特征點(diǎn)也能被縮小，以至視覺工具可忽略它們。例如HexSight 的形態(tài)操作可用來去掉或填充對象中的小孔，在稀疏的點(diǎn)處分開對象或連接相鄰的對象。與此相似，濾波操作可用于輸入圖像的卷積。可得到如此廣泛的預(yù)處理算法是復(fù)雜的視覺應(yīng)用成功的關(guān)鍵。

8. 視覺引導(dǎo)的運(yùn)動

如果你的應(yīng)用需要一個(gè)視覺系統(tǒng)來引導(dǎo)機(jī)器人，那么必須知道視覺系統(tǒng)與運(yùn)動系統(tǒng)是如何集成的。對于校準(zhǔn)和操作，沒集成的運(yùn)動系統(tǒng)與視覺系統(tǒng)是初步的系統(tǒng)，機(jī)械人或機(jī)構(gòu)和視覺系統(tǒng)是分開校準(zhǔn)的。在操作中，一臺獨(dú)立的視覺系統(tǒng)根據(jù)在視覺坐標(biāo)系統(tǒng)中的已知位置計(jì)算出零件位置的偏移量，然后發(fā)指令給機(jī)器人的手臂在離初始化編程的拾取位置的偏移量處拾取零件。相反，一個(gè)集成系統(tǒng)如Adeptvision sAVI控制器，它能在一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)中校準(zhǔn)視覺系統(tǒng)和機(jī)器人。零件定位然后可定義與在機(jī)器人編程的相同的六自由度坐標(biāo)空間。

9. 系統(tǒng)集成

如果你對機(jī)器視覺技術(shù)不是很精通，那么你針對你的項(xiàng)目就需要一個(gè)系統(tǒng)集成商。理想的視覺產(chǎn)品能被系統(tǒng)集成商廣泛接受。Adept有一個(gè)稱之為Adept推薦視覺集成商(PVI)的活動，可在Adept的產(chǎn)品上對系統(tǒng)集成商進(jìn)行訓(xùn)練。這些系統(tǒng)集成商具有處理最棘手的機(jī)器視覺項(xiàng)目的應(yīng)用工程資源。另外，這些PVI非常適合處理Adept的機(jī)器人和運(yùn)動產(chǎn)品。這對于需要運(yùn)動和視覺的項(xiàng)目來說，是理想的資源。

10. 工廠層連接

目前，有各種與視覺系統(tǒng)通訊的方法，通用的接口像串口(RS-232)、RS-485、并口、Ethernet、Devicenet、數(shù)字I/O等。更新的接口如IEEE-1394和USB也得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)評估視覺系統(tǒng)時(shí)，要考慮工廠層的可連接性。典型地，機(jī)器視覺系統(tǒng)是一個(gè)與其它工廠層設(shè)備和工廠的信息系統(tǒng)接口的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。一些供應(yīng)商的軟件能在局域網(wǎng)或因特網(wǎng)上對視覺系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。在特定行業(yè)，如藥物，機(jī)器視覺系統(tǒng)對特定的應(yīng)用被要求是獨(dú)立的，從而確保設(shè)置不受遠(yuǎn)程操作的干擾。當(dāng)選擇一款視覺系統(tǒng)時(shí)，視覺系統(tǒng)的通訊接口是一個(gè)重要的考慮，不應(yīng)該被忽視。AdeptVision sAVI控制器能與Rs-232，Rs-485，Devicenet，Ethernet和Firewire接口進(jìn)行連接。

審核編輯：郭婷