不同類型的機器視覺系統

　　一般來說，有三種類別的機器視覺系統：1D、2D和3D。

　　1D視覺系統

　　1D視覺每次分析一條掃描線的數字信號，而不是馬上查看整個圖像，如評估最新采集的10 條掃描線組與先前采集的掃描線組之間的差異。如下面的圖1所示，這種技術通常用于在連續制造流程中檢測所生產的材料(如紙張、金屬、塑料和其他非紡織片材或卷材)是否存在缺陷，并對缺陷進行分類。

　　2D視覺系統

　　大多數常見的檢測相機執行的都是面陣掃描，如下面的圖2所示，需要采集不同分辨率的 2D快照。另一種類型的2D機器視覺執行的也是線掃描，如下面的圖3所示，通過線掃描創建一個2D圖像。

　　面陣掃描與線掃描

　　在某些應用中，相比面陣掃描系統，線掃描系統具有特定的優勢。舉例來說，檢測圓形或柱形元件時，可能需要使用多臺面陣掃描相機，才能覆蓋到元件的整個表面。但如果我們將元件置于一臺線掃描相機前面，然后旋轉元件，通過這種方式將圖像展開，我們可以采集到整個表面的圖像。而且，線掃描相機也更容易安裝到狹小的應用空間，舉例來說，在相機必須通過輸送帶上的滾軸來查看元件底部的情況下。另外，相比傳統相機，線掃描系統通常也能夠提供高得多的分辨率。由于線掃描系統需要元件進行運動來創建圖像，它們通常非常適合用于檢測處于連續運動狀態的產品。

　　3D系統

　　3D機器視覺系統通常由多臺相機或者一臺或多臺激光位移傳感器組成。在機器人引導應用中，由多臺相機組成的3D視覺系統能夠向機器人提供元件方位信息。這類系統需要將多臺相機安裝在不同的位置，在3D空間內，在物品位置上對物品形成“三角”包圍狀態。

　　相比之下，3D激光位移傳感器應用通常包含表面檢測和體積測量，僅使用一臺相機就可以提供3D檢測結果。通過物品上反射的激光位置位移來生成高度圖。與線掃描技術相似的是，使用這種技術時，必須移動物品或相機，才能掃描到整個產品。位移傳感器配備有已標定的位移激光器，能夠測量表面高度和平面等參數，并且可達到20μm級精度。上面的圖6顯示的是一臺3D激光位移傳感器，正在檢測剎車片表面是否存在缺陷。

　　機器視覺平臺

　　機器視覺可以通過不同的物理平臺來實施，包括基于PC的系統、專為3D和多相機2D應用設計的視覺控制器、獨立式視覺系統、簡單的視覺傳感器以及基于圖像的讀碼器。要選擇合適的機器視覺平臺，通常取決于應用需求，包括開發環境、功能、架構和成本。

　　基于PC的機器視覺

　　基于PC的系統能夠輕松地與直連式相機或圖像采集板連接，并且提供各種可配置的機器視覺應用軟件支持。另外，PC還提供眾多自定義代碼開發選項，使用的是用戶熟悉且支持度很高的語言，如Visual C/C++、Visual Basic和Java，以及圖形編程環境。但應用開發通常比較復雜，往往需要較長的時間，因此，這種平臺通常局限于大型安裝應用，吸引的大多是高級機器視覺用戶和編程人員。

　　視覺控制器

　　視覺控制器能夠提供基于PC的系統所提供的所有性能強大性和靈活性優勢，但比基于PC的系統更加能夠承受嚴苛工廠環境的考驗。視覺控制器讓用戶能夠更輕松地配置3D和多相機 2D應用，通常可能是一次性任務，而開發所需的時間和成本也比較合理。這讓用戶能夠以非常經濟實惠的方式配置更為復雜的應用。

　　獨立式視覺系統

　　獨立式視覺系統不僅價格經濟實惠，而且能夠快速、輕松地完成配置。這類系統配備有相機傳感器、處理器和通信套件，是一種全面的視覺系統。這類系統中有些還集成了光源和自動對焦光學元件。在許多情況下，這類系統不僅體積小巧，而且價格實惠，確保用戶能夠安裝在整個工廠車間。通過在關鍵流程位置安裝獨立式視覺系統，用戶可以在生產流程中及時檢測到缺陷，并且更快速地識別設備問題。這類系統大多提供內置以太網通信模塊，這讓用戶不僅能夠在整個生產流程中安裝視覺系統，而且能夠將兩套或多套系統連接到一個可管理、可擴展的視覺區域網絡中，在該網絡中，數據可以在不同的系統之間交換，并由一臺主機進行管理。另外，視覺系統網絡還可以輕松向上連接到工廠和企業網絡，從而讓工廠車間內任何具備TCP/IP通信功能的工作站都能夠遠程查看視覺檢測結果、圖像、統計數據以及其他信息。這類系統提供可配置的環境，并提供輕松引導的設置步驟或者更高級的編程或腳本功能。一些獨立式視覺系統提供兩種開發環境，確保用戶通過附加功能能夠輕松完成設置，并提供編程和腳本靈活性，讓用戶能夠更好地控制系統配置，以及處理視覺應用數據。

　　視覺傳感器和基于圖像的讀碼器

　　視覺傳感器和基于圖像的讀碼器通常無需編程，并且提供方便用戶使用的界面。這類系統大多能夠與任何機器輕松集成，以提供單點檢測及專門的處理，同時還提供內置以太網通信模塊，確保在整個工廠內實現網絡化。

　　結論

　　機器視覺通過從數字圖像中自動提取信息，來幫助用戶實現流程或質量控制。現在，大多數制造商都以自動化機器視覺取代了人工檢驗員，因為機器視覺更適合執行各種重復性檢測任務，它不僅能夠連續工作，還可以更快速地提供更客觀的檢測結果。機器視覺每分鐘能夠檢測數百個甚至數千個元件，并提供更一致、更可靠的檢測結果，而且能夠全天候不間斷地運行。

　　在如今的制造領域中，最常見的機器視覺應用包括測量、計數、定位和解碼。制造商采用機器視覺可以減少缺陷、提高成品率、促進標準化以及跟蹤元件，從而能夠顯著節省成本和提高利潤率。