“看透”工業(yè)生產(chǎn)，機(jī)器視覺讓制造更精準(zhǔn)

機(jī)器視覺其實(shí)是一種通過計算機(jī)和數(shù)字圖像處理技術(shù)（即圖像攝取裝置，分 CMOS 和CCD 兩種），實(shí)現(xiàn)對物體、場景等視覺信息的自動識別、分析和處理的技術(shù)。它利用計算機(jī)處理圖像、視頻等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對物體形狀、顏色、紋理、位置、運(yùn)動等特征的提取和分析，將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號;圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對物體的識別、分類、跟蹤、測量、檢測等任務(wù)。

剛才提到了圖像處理技術(shù)，目前的圖像處理的主流技術(shù)可以包括以下幾種。

數(shù)字圖像處理，這是機(jī)器視覺的基礎(chǔ)，涉及到對圖像的數(shù)字化采集、編碼、傳輸、儲存和恢復(fù)等環(huán)節(jié)。數(shù)字圖像處理可以對圖像進(jìn)行多種操作，如調(diào)整圖像亮度、對比度和色彩平衡，濾波去噪，邊緣檢測，二值化處理等，從而優(yōu)化圖像質(zhì)量，提取出更準(zhǔn)確的信息。

       圖像分析，這是機(jī)器視覺技術(shù)中重要的一環(huán)，包括對圖像的形狀、顏色、紋理等特征的分析，以及這些特征的提取和識別。圖像分析技術(shù)可以幫助機(jī)器理解圖像的內(nèi)容，為后續(xù)的決策提供依據(jù)。

        圖像理解，這是機(jī)器視覺的高級階段，通過圖像分析提取的特征，結(jié)合深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，使機(jī)器能夠理解圖像中的實(shí)際內(nèi)容。例如，通過深度學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練的模型，可以識別出圖像中的人、物體、場景等。

       模式識別，模式識別是圖像處理的重要分支之一，主要通過對輸入數(shù)據(jù)的特征進(jìn)行分析和處理，來識別或分類數(shù)據(jù)。在圖像處理中，模式識別可以用于識別圖像中的各種模式，如人臉、手勢、文字等。

       計算機(jī)視覺，計算機(jī)視覺是機(jī)器視覺的一個重要分支，主要研究如何讓計算機(jī)通過圖像或視頻等視覺信息，理解和解釋現(xiàn)實(shí)世界中的場景和物體。計算機(jī)視覺的應(yīng)用非常廣泛，包括安防監(jiān)控、智能駕駛、醫(yī)療診斷等多個領(lǐng)域。

        這些技術(shù)相互關(guān)聯(lián)，形成一個完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)。隨著科技的不斷發(fā)展，這些主流技術(shù)也在不斷進(jìn)步和完善，為更多的應(yīng)用場景提供支持。

工業(yè)機(jī)器視覺-為智能制造提供堅實(shí)助力

隨著工業(yè)自動化和智能化的發(fā)展，機(jī)器視覺技術(shù)日益成熟，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)制造領(lǐng)域。隨著未來工業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)推進(jìn)和變革，機(jī)器視覺技術(shù)將成為關(guān)鍵的驅(qū)動力。機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用廣泛、發(fā)展趨勢良好、優(yōu)勢明顯，其在未來必將為工業(yè)生產(chǎn)帶來的更新及變革。

深度學(xué)習(xí)賦能傳統(tǒng)機(jī)器視覺

在工業(yè)測量領(lǐng)域，機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用主要涉及輪廓、形狀、表面形貌、尺寸等方面。它通常用于生產(chǎn)線上的尺寸和位置的檢測，產(chǎn)品質(zhì)量檢驗等方面。如在鑄造、鈑金加工、汽車制造、航空制造、電子制造等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。利用機(jī)器視覺技術(shù)對零件進(jìn)行測量，可以大大提高零件的檢測速度和精度，從而為生產(chǎn)線提高效率，降低生產(chǎn)成本，提供了有力的支持，機(jī)器視覺的四大應(yīng)用包括以下領(lǐng)域：

　  在工業(yè)自動化方面，機(jī)器視覺技術(shù)可以用于工業(yè)生產(chǎn)線上的自動化生產(chǎn)，例如對產(chǎn)品的自動檢測、分類和包裝等。通過機(jī)器視覺技術(shù)，可以使得工業(yè)生產(chǎn)線上的工作效率和質(zhì)量得到提高。

現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)逐漸由機(jī)器人接手，多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人，它們代替工業(yè)生產(chǎn)中的體力勞動，進(jìn)行單調(diào)、頻繁、長時間的作業(yè)，或在危險、危險的環(huán)境中作業(yè)。惡劣的環(huán)境，如沖壓、壓鑄、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成型、機(jī)械加工和簡單裝配等工序，是現(xiàn)代工廠自動化水平的重要標(biāo)志。

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更高分辨率、更大帶寬的圖像傳感器正在撬動工業(yè)機(jī)器視覺市場

在現(xiàn)代汽車零配件生產(chǎn)中，機(jī)器視覺技術(shù)起到了關(guān)鍵的支持作用，它幾乎涵蓋了從基礎(chǔ)材料檢測到成品裝配的各個環(huán)節(jié)。針對輪胎制造，機(jī)器視覺系統(tǒng)能夠細(xì)致入微地對胎面花紋進(jìn)行完整度檢測，及時發(fā)現(xiàn)輪胎壁面的損傷跡象，確保輪胎出廠品質(zhì)；同時，對于復(fù)雜的車身沖壓件，機(jī)器視覺可在實(shí)時生產(chǎn)過程中精確監(jiān)控焊接部位，有效識別潛在的裂縫、焊渣以及焊縫的均勻性問題，從而提前預(yù)防安全隱患。

此外，機(jī)器視覺還應(yīng)用于汽車組件的識別與精確定位裝配，確保零配件的正確匹配與高效組裝。在新能源汽車產(chǎn)業(yè)中，鋰離子電池隔膜的涂布表面缺陷檢測也依靠機(jī)器視覺完成，確保電池核心部件的質(zhì)量穩(wěn)定性。安全帶表面的微小瑕疵以及安全氣囊織物縫合處的嚴(yán)密性，同樣可通過機(jī)器視覺進(jìn)行嚴(yán)格檢驗，確保車輛被動安全系統(tǒng)的可靠性。

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      并且隨著科技的發(fā)展，人們對電子產(chǎn)品交互體驗的要求越來越高。觸摸屏作為新一代電子產(chǎn)品輸入設(shè)備，正逐漸成為平板電腦、手機(jī)、電子書、GPS、游戲機(jī)等設(shè)備的新寵。觸摸屏的生產(chǎn)流程復(fù)雜，從上游的ITO玻璃鍍膜、光刻、IC元件加工，到中游的觸摸屏模組貼合、絲印、切割，再到下游的觸摸屏模組貼合、蓋玻片檢測，都提出了更高的要求在工藝上，使機(jī)器視覺技術(shù)成為生產(chǎn)和質(zhì)量檢測相關(guān)環(huán)節(jié)的必備技術(shù)。

       視覺傳感器是整個機(jī)器視覺體系運(yùn)作的直接來源，每個整體主要由一到兩個圖形傳感器組成，除此之外還要搭配光投射器及其它一些設(shè)備進(jìn)行配合。視覺傳感器的主要功用是獲取滿足的機(jī)器視覺體系要處理的最原始圖像。圖像傳感器能夠運(yùn)用激光掃描器、線陣和面陣CCD相機(jī)或TV攝像機(jī)，也可以是最新型號的數(shù)字相機(jī)等。

　　視覺傳感器必須具備從一個整體圖像中捕獲大量光線及點(diǎn)陣像素的能力，圖像的清晰和細(xì)膩程度常用分辨率來衡量，該能力通常用捕獲像素的數(shù)量來體現(xiàn)，有些公司的傳感器能夠捕獲130萬像素，因而，不論距離的長短，傳感器都可捕捉大量清晰的畫面來轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)作。

視覺傳感器的成本較低，目前以大量投入使用，在嵌入式MCU或機(jī)器人以及安全檢測中被大量使用，并且很多產(chǎn)品因為具有高可靠性，甚至又不需要進(jìn)行前期的測驗就可拿來使用，這也證明了視覺傳感器具有很高的兼容性及通用性。

機(jī)器視覺還具備相應(yīng)的學(xué)習(xí)能力，結(jié)合AI的大模型進(jìn)行云端學(xué)習(xí)或本地學(xué)習(xí)，因此可在不斷工作中提高檢測或生產(chǎn)的效率。

機(jī)器視覺在工業(yè)領(lǐng)域中的有很多應(yīng)用價值，首先是提高生產(chǎn)效率，機(jī)器視覺技術(shù)能夠自動化地對生產(chǎn)線上的產(chǎn)品進(jìn)行檢測、分類和識別等操作，從而減少了人工干預(yù)和錯誤率。同時，通過實(shí)時數(shù)據(jù)分析和預(yù)測性維護(hù)，可以提高設(shè)備的可靠性和維護(hù)效率，降低停機(jī)時間。

       其次可提升產(chǎn)品質(zhì)量，機(jī)器視覺技術(shù)可以對產(chǎn)品進(jìn)行高精度的檢測和識別，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量和一致性。通過機(jī)器視覺技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)線上的快速反饋和調(diào)整，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，提高產(chǎn)品質(zhì)量和客戶滿意度。

工廠在生產(chǎn)中成本時需要考慮的，上文提到視覺傳感器的成本較低，因而機(jī)器視覺技術(shù)可以降低生產(chǎn)成本和人力資源的浪費(fèi)。通過自動化和智能化的生產(chǎn)方式，可以減少人工干預(yù)和錯誤率，降低次品率和廢品率，提高材料的利用率和能源的效率，從而實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)化和可持續(xù)生產(chǎn)。

       機(jī)器視覺技術(shù)在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，使得其成為推進(jìn)制造業(yè)全方位智能化的重要手段之一。機(jī)器視覺技術(shù)在汽車制造、電子制造和醫(yī)療器械制造等多個領(lǐng)域中，已經(jīng)成為了智能化制造的標(biāo)配。