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工业机器人、机器人视觉系统的发展前景

 

        我们人类想要实现一系列的活动,例如 工作、学习、基本的生活必须依靠我们自身的各大器官配合,除了大脑,最重要的就是眼睛,(工业)机器人也同样如此,要完成生产任务,也需要一套完善的,先进的视觉系统。

  机器视觉系统就是利用机器代替人眼来进行各种测量和判断。它是计算学科的一个重要分支,综合了机械、电子、光学、计算机软硬件等方面的技术,涉及到计算机、人工智能、信号处理、图像处理、模式识别、光机电一体化等多个领域。图像处理和模式识别等技术的快速发展,也大大地推动了机器视觉的发展。

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机器视觉系统的应用

  在工业生产上,人通过肉眼来做测量和判断会因疲劳、个人之间的差异等产生误差和错误,但是机器视觉系统却会不知疲倦地、稳定地进行下去。一般来说,机器视觉系统包括了镜头、摄像系统和图像处理系统、照明系统等。对于每一个应用,我们都需要考虑系统的运行速度和图像的处理速度、使用彩色还是黑白摄像机、检测目标的尺寸还是检测目标有无缺陷、视场需要多大、分辨率需要多高、对比度需要多大等。从功能上来看,典型的机器视觉系统可以分为:图像采集部分、图像处理部分和运动控制部分。

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工作过程

一套完整的机器视觉系统的主要工作流程:
1、工件定位检测器探测到物体运动到摄像系统的视野中心,向图像采集部分发送触发脉冲。
2、图像采集模块按照事先设定的程序和延时,分别向摄像机和照明系统发出启动脉冲。
3、摄像机接收到启动脉冲信号,如果处于等待状态,启动一帧扫描,如果有任务,则停止当前操作扫描,重新开始新的一帧扫描。

    4、摄像机在开始扫描之前打开曝光机构,其中曝光时间可以事先设定。
5、同事启动脉冲打开灯光照明,灯光的开启时间与摄像机的曝光时间相匹配。
6、摄像机曝光后,正式开始一帧图像的扫描和输出。
7、图像采集模块接收模拟信号通过A/D将其数字化,或者是直接接收摄像机数字化后的数字视频数据。
8、将数字图像数据存放计算机的内存中。
9、处理器对图像进行处理、分析、识别,获得测量结果或逻辑控制值。
10、处理结果控制生产线的工艺动作、进行定位、纠正运动的误差等。

优点
机器视觉系统的优点有:
1、非接触测量,不会产生任何损伤,提高系统的可靠性。
2、具有较宽的光谱响应范围,扩展了人眼的视觉范围,例如使用人眼看不见的红外测量。
3、长时间稳定工作,人类难以长时间对同一对象进行观察,而机器视觉则可以长时间地作测量、分析和识别任务。
4、机器视觉系统的应用领域越来越广泛。在工业、交通、医疗、农业、国防、金融甚至娱乐、体育等行业都获得了广泛的应用。

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  视觉系统简单来说就可以用三个及独立又相互联系的模块来概括:目标物图像的采集、图像的处理、指令的发出。

  视觉系统的设计分为软件设计和硬件设计两大部分。

  视觉系统的硬件设计

       视觉系统的硬件主要由镜头、摄像机、图像采集卡、输入输出单元、控制装置构成。

  一套视觉系统的好坏则分别取决于摄像机像素的高低,硬件质量的优劣,更重要的是各个部件间的相互配合和合理使用。

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  ——在恶劣的自然环境中,在生产的一线,在许多复杂的情况下,要想保证整个视觉系统的正常工作,构成系统的各个硬件就必须具有很好的耐磨损性和经受住各种不可预料的情况和考验。
——随着科技的进步和现代生产生活的需要视觉系统正在机器,特别是智能机械的飞速发展,原有的系统硬件已不适应新的需要,为此,必须提高硬件的水平和质量来保证系统的正常运行。  
——镜头、摄像机、图像采集卡、输入输出单元、控制装置构就好像电脑的显示器、电源、主机(处理器、内存条、硬盘、显卡等)一样,每一个构成部件都很关键,它们质量如果不过关,整个机器就无法正常工作,更别说完成复杂的工作和给以的任务了。

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视觉系统的软件设计
——视觉系统的软件设计是一个复杂的课题,不仅要考虑到程序设计的最优化,还要考虑到算法的有效性,及其能否实现,在软件设计的过程中要考虑到可能出现的问题。

     ——视觉系统的软件设计至关重要,在当今信息化大趋势下,智能控制越来越依靠软件方面的功用。
——视觉系统的软件设计完成还要对其鲁棒性进行检测和提高,以适应复杂的外部环境(鲁棒性就是系统的健壮性。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。)

机器人视觉
• 机器人视觉【robot vision】 使机器人具有视觉感知功能的系统。
• 机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的二维图像,并通过视觉处理器进行分析和解释,进而转换为符号,让机器人能够辨识物体,并确定其位置。
• 机器人视觉广义上称为机器视觉,其基本原理与计算机视觉类似。
• 计算机视觉研究视觉感知的通用理论,研究视觉过程的分层信息表示和视觉处理各功能模块的计算方法。而机器视觉侧重于研究以应用为背景的专用视觉系统,只提供对执行某一特定任务相关的景物描述。

  机器人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理两部分,而图像获取由照明系统、视觉传感器、模拟-数字转换器和帧存储器等组成。根据功能不同,机器人视觉可分为视觉检验和视觉引导两种,广泛应用于电子、汽车、机械等工业部门和医学、军事领域。

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      迪壹智能科技在机器视觉领域已拥有发明专利一项,新型专利多项,在焊接、点胶及不良品检测方面有着丰富的经验和案例。

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