“機(jī)器視覺”，即采用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過(guò)機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種)把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單元，通過(guò)數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，來(lái)進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。
在現(xiàn)實(shí)生活中，現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中涉及到各種各樣的檢驗(yàn)、生產(chǎn)監(jiān)視和零件識(shí)別應(yīng)用，例如汽車零配件批量加工的尺寸檢查和自動(dòng)裝配的完整性檢查、電子裝配線的元件自動(dòng)定位等。這種帶有高度重復(fù)性和智能性的工作是由肉眼來(lái)完成的，但在某些特殊情況下，如對(duì)微小尺寸的精確快速測(cè)量、形狀匹配以及顏色辨識(shí)等，依靠肉眼根本無(wú)法連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行，其它物理量傳感器也難以勝任。人們開始考慮用CCD照相機(jī)抓取圖像后送入計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ玫膱D像處理模塊，通過(guò)數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息來(lái)進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別。這種方法是把計(jì)算機(jī)處理的快速性、可重復(fù)性與肉眼視覺的高度智能化和抽象能力相結(jié)合，由此產(chǎn)生了機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)的概念。
視覺檢測(cè)技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)視覺研究基礎(chǔ)上的一門新興測(cè)試技術(shù)。與計(jì)算機(jī)視覺研究的視覺模式識(shí)別、視覺理解等內(nèi)容不同，視覺檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)研究的是物體的幾何尺寸及物體的位置測(cè)量，如轎車白車身三維尺寸的測(cè)量、模具等三維面形的快速測(cè)量、大型工件同軸度測(cè)量以及共面性測(cè)量等，它可以廣泛應(yīng)用于在線測(cè)量、逆向工程等主動(dòng)、實(shí)時(shí)測(cè)量過(guò)程。視覺檢測(cè)技術(shù)在國(guó)外發(fā)展很快，早在20世紀(jì)80年代，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局就曾預(yù)計(jì)未來(lái)90％的檢測(cè)任務(wù)將由視覺檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)完成。因此僅在80年代，美國(guó)就有100多家公司躋身于視覺檢測(cè)系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)市場(chǎng)，可見視覺檢測(cè)系統(tǒng)確實(shí)很有發(fā)展前途。在近幾屆北京國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上已經(jīng)見到國(guó)外企業(yè)展出的應(yīng)用視覺檢測(cè)技術(shù)研制的先進(jìn)儀器，如流動(dòng)式光學(xué)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、高速高精度數(shù)字化掃描系統(tǒng)、非接觸式光學(xué)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。
機(jī)器視覺技術(shù)檢測(cè)系統(tǒng)在檢測(cè)方面的應(yīng)用：
（1）大型工件平行度、垂直度測(cè)量采用激光掃描與CCD探測(cè)系統(tǒng)的大型工件平行度、垂直度測(cè)量?jī)x，它是以穩(wěn)定的準(zhǔn)直激光束為測(cè)量基線，配以回轉(zhuǎn)軸系，旋轉(zhuǎn)五角標(biāo)棱鏡掃出互相平行或垂直的基準(zhǔn)平面，并將其與被測(cè)大型工件的各面進(jìn)行比較。在加工或安裝大型工件時(shí)，可用該認(rèn)錯(cuò)器測(cè)量面間平行度及垂直度。
（2）熱軋螺紋鋼幾何參數(shù)在線動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以頻閃光作為照明光源，利用面陣和線陣CCD作為螺紋鋼外形輪廓尺寸的探測(cè)器件，實(shí)現(xiàn)熱軋螺紋鋼幾何參數(shù)在線測(cè)量的動(dòng)態(tài)檢測(cè)。
（3）軸承狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，采用視覺技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控軸承的負(fù)載和溫度變化，消除過(guò)載和過(guò)熱的危險(xiǎn)。該技術(shù)將傳統(tǒng)的通過(guò)測(cè)量滾珠表面來(lái)保證加工質(zhì)量和安全操作的被動(dòng)式測(cè)量變?yōu)橹鲃?dòng)監(jiān)控。
（4）基于機(jī)器視覺的儀表板總成智能集成測(cè)試系統(tǒng)，汽車儀表板總成上安裝有速度里程表、水溫表、汽油表、電流表、信號(hào)報(bào)警燈等，其生產(chǎn)批量大，出廠前需要進(jìn)行一次質(zhì)量終檢。檢測(cè)項(xiàng)目包括速度表等五個(gè)儀表指針的指示誤差，24個(gè)信號(hào)報(bào)警燈和若干照明燈是否損壞或漏裝等。通常采用人工目測(cè)方法檢查，但誤差大、可靠性差，不能滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)的智能集成測(cè)試系統(tǒng)改變了這種現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)儀表板總成智能化、全自動(dòng)、高精度、快速度的質(zhì)量檢測(cè)，克服了人工檢測(cè)所造成的各種誤差，大大提高了檢測(cè)的效率和可靠性。
（5）金屬板表面自動(dòng)探傷系統(tǒng)，在對(duì)表面質(zhì)量要求很高的特殊大型金屬板進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，原始的檢測(cè)方法是采用人工目視或用百分表加探針進(jìn)行檢測(cè)，該方法不僅易受主觀因素的影響，而且可能給被測(cè)表面帶來(lái)新的劃傷。金屬板表面自動(dòng)探傷系統(tǒng)利用機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)對(duì)金屬表面缺陷進(jìn)行自動(dòng)檢查，可在生產(chǎn)過(guò)程中高速、準(zhǔn)確地進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)由于該系統(tǒng)采用非接觸式測(cè)量，避免了產(chǎn)生新劃傷的可能。該系統(tǒng)采用激光器作為光源，通過(guò)針孔濾波器濾除激光束周圍的雜散光，采用擴(kuò)束鏡和準(zhǔn)直鏡使激光束變?yōu)槠叫泄獠⒁?5度的入射角均勻照射在被測(cè)金屬板表面上。金屬板放在檢驗(yàn)臺(tái)上，檢驗(yàn)臺(tái)可在x、y、z三個(gè)方向上移動(dòng)，攝像機(jī)采用TCD142D型2048線陣CCD，鏡頭采用普通照相機(jī)鏡頭，CCD接口電路采用單片機(jī)系統(tǒng)。PC主機(jī)主要完成圖像預(yù)處理及缺陷的分類或劃痕的深度運(yùn)算等，并可將檢測(cè)到的缺陷或劃痕圖像在顯示器上顯示。CCD接口電路和PC機(jī)之間通過(guò)RS.232口進(jìn)行雙向通訊，構(gòu)成人機(jī)交互式數(shù)據(jù)采集與處理。該系統(tǒng)主要利用線陣CCD的自掃描特性與被檢鋼板在x方向的移動(dòng)相結(jié)合，提取金屬板表面的三維圖像信息。
（6）汽車車身輪廓尺寸精度檢測(cè)系統(tǒng)，英國(guó)ROVER汽車公司800系列汽車車身輪廓尺寸精度的100％在線檢測(cè)，是機(jī)器視覺系統(tǒng)用于l3l工業(yè)檢測(cè)中的一個(gè)典型實(shí)例。該系統(tǒng)由62個(gè)測(cè)量單元組成，每個(gè)測(cè)量單元包括一臺(tái)激光器和一個(gè)CCD攝像機(jī)，用以檢測(cè)車身外殼上288個(gè)測(cè)量點(diǎn)；汽車車身置于測(cè)量框架下，通過(guò)軟件校準(zhǔn)車身的精確位置。每個(gè)激光器、攝像機(jī)單元均在離線狀態(tài)下經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，同時(shí)還有一個(gè)在離線狀態(tài)下用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)過(guò)的校準(zhǔn)裝置用以對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行在線校準(zhǔn)；檢測(cè)系統(tǒng)以每40秒檢測(cè)一個(gè)車身的速度，可檢測(cè)三種類型的車身；系統(tǒng)將檢測(cè)結(jié)果與從CAD模型中提取出來(lái)的合格尺寸相比較，測(cè)量精度為±0.1mm。ROVER公司的質(zhì)量檢測(cè)人員用該系統(tǒng)來(lái)判別關(guān)鍵部分的尺寸一致性，如車身整體外型、車門、玻璃窗口等。檢測(cè)實(shí)踐證明，該系統(tǒng)可成功進(jìn)行800系列汽車車身輪廓尺寸精度的在線檢測(cè)，并將用于檢測(cè)ROVER公司其它系列的車身輪廓尺寸精度。
（7）奧迪白車身表面質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，奧迪公司最近研制成功了一種能夠?qū)Π总嚿肀砻嫒毕葸M(jìn)行全自動(dòng)檢測(cè)的系統(tǒng)，取名為“智能控制白車身表面質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)”。該檢測(cè)系統(tǒng)綜合采用了投影光柵直接相位采集、高速數(shù)字圖象處理、表面缺陷圖象模式自動(dòng)識(shí)別、智能化質(zhì)量判斷、自適應(yīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)技術(shù)、高速數(shù)字信息網(wǎng)絡(luò)、松散化自調(diào)節(jié)軟硬件結(jié)構(gòu)以及機(jī)器人系統(tǒng)控制技術(shù)，可以在傳動(dòng)速度為5m/min的生產(chǎn)線上，對(duì)焊裝完畢的白車身進(jìn)行100％的在線檢測(cè)。整車檢驗(yàn)時(shí)間為1分20秒。通過(guò)自動(dòng)測(cè)試與分析，將過(guò)去靠肉眼無(wú)法分辨的表面缺陷直接標(biāo)記在車身上，使白車身進(jìn)入噴漆工序之前即可對(duì)缺陷處進(jìn)行打磨，節(jié)省了表面噴涂過(guò)程中的打磨工序，既節(jié)約了大量制造成本，同時(shí)又提高了車身的表面質(zhì)量。
此外，在許多其它方法難以檢測(cè)的場(chǎng)合，利用機(jī)器視覺系統(tǒng)可以有效地實(shí)現(xiàn)。機(jī)器視覺的應(yīng)用正越來(lái)越多地代替人去完成許多工作，這無(wú)疑在很大程度上提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平和檢測(cè)系統(tǒng)的智能水平。
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