隨著智能制造的快速普及，機(jī)器視覺已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化質(zhì)量檢驗(yàn)、精密尺寸檢驗(yàn)和產(chǎn)品缺陷篩選的核心基礎(chǔ)設(shè)施。大多數(shù)自動(dòng)化生產(chǎn)線、光學(xué)篩選設(shè)備和在線質(zhì)量檢驗(yàn)設(shè)備都不可或缺，而不是人工眼睛來完成高頻、高精度、高重復(fù)性的產(chǎn)品檢驗(yàn)。
很多制造采購、自動(dòng)化工程師、設(shè)備運(yùn)維人員在選擇和調(diào)試設(shè)備時(shí)都會(huì)感到困惑:市場(chǎng)上有很多品牌和形狀的視覺檢測(cè)設(shè)備。有沒有一套行業(yè)通用、穩(wěn)定性最強(qiáng)、落地最成熟的經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)？
當(dāng)然可以。經(jīng)過幾十年的工業(yè)迭代，一套實(shí)用性最強(qiáng)、故障率最低、適應(yīng)大多數(shù)工業(yè)場(chǎng)景的機(jī)器視覺檢測(cè)經(jīng)典結(jié)構(gòu)已經(jīng)沉淀下來。大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)篩選機(jī)、在線視覺檢測(cè)設(shè)備和工藝視覺質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備都在這種基本結(jié)構(gòu)上進(jìn)行功能升級(jí)和硬件擴(kuò)展。讓我們簡(jiǎn)單易懂地拆解這個(gè)經(jīng)典的結(jié)構(gòu)，幫助你快速理解機(jī)器視覺設(shè)備的底層邏輯。
第一，行業(yè)認(rèn)可度:機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)經(jīng)典六大核心模塊
一套標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)典的工業(yè)機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)一般分為六個(gè)板塊:光學(xué)成像模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、圖像處理模塊、控制輸出模塊、機(jī)械工裝和工業(yè)控制終端。細(xì)化落地硬件層次，由六個(gè)關(guān)鍵部件組成:燈源、工業(yè)鏡頭、工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡、視覺算法軟件和IO執(zhí)行輸出模塊。
還可將整個(gè)系統(tǒng)比作整個(gè)系統(tǒng)「人的視覺神經(jīng)系統(tǒng)」：燈源是環(huán)境補(bǔ)光，鏡頭是角膜，工業(yè)相機(jī)是視網(wǎng)膜，采集卡是視覺神經(jīng)，視覺軟件是大腦，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是手腳。整個(gè)結(jié)構(gòu)協(xié)同完成了“觀看、識(shí)別、判斷和執(zhí)行”的全過程。
1、工業(yè)燈源：視覺檢測(cè)的“外部基礎(chǔ)”
業(yè)內(nèi)人士常說:機(jī)器視覺檢測(cè)，七分靠燈源，三分靠算法。燈源是整個(gè)經(jīng)典結(jié)構(gòu)中最基本、最容易被忽視但最具決定性的部分。
其核心作用是弱化表面影響線條、突出劃痕、缺料、變形、毛邊、尺寸界限等目標(biāo)檢測(cè)特性，抵消車間環(huán)境雜光、反光、陰影的影響。普通照明設(shè)備不會(huì)用于工業(yè)視覺。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)專用LED工業(yè)燈源:環(huán)形光源、條形光源、背光源、同軸光源、穹頂燈源，根據(jù)工件材料(金屬、塑料、玻璃、包裝)匹配不同的照明方案。
高質(zhì)量的燈源方案，可以直接降低50%以上的軟件算法識(shí)別難度，也是高端視覺檢測(cè)設(shè)備與普通設(shè)備的核心差距之一。
2、工業(yè)化鏡頭：“光學(xué)角膜”系統(tǒng)
照相機(jī)承接燈源顯像，負(fù)責(zé)將被測(cè)工件的實(shí)物圖像準(zhǔn)確地聚焦在工業(yè)相機(jī)傳感器上，決定了整個(gè)系統(tǒng)的視場(chǎng)檢查、最小的識(shí)別精度和顯像畸變水平。
與民用攝影鏡頭不同，工業(yè)鏡頭主要推動(dòng)低畸變、高分辨率、工業(yè)抗震、工作距離適應(yīng)生產(chǎn)線條件；工程師會(huì)根據(jù)測(cè)試要求選擇遠(yuǎn)心鏡頭、定焦工業(yè)鏡頭和變焦鏡頭。精密尺寸測(cè)量和細(xì)微缺陷測(cè)試場(chǎng)景必須結(jié)合遠(yuǎn)心鏡頭清除透視偏差，以確保測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
3、工業(yè)相機(jī)：系統(tǒng)的“電子視網(wǎng)膜”
工業(yè)相機(jī)是圖像采集的關(guān)鍵硬件，也是光學(xué)單元和電子信號(hào)單元之間的連接樞紐。其主要功能是將鏡頭采集的光學(xué)光信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)字電信號(hào)，完成工件圖像的捕捉和存儲(chǔ)。
行業(yè)經(jīng)典架構(gòu)主要分為兩種主流類型:CCD相機(jī)和CMOS相機(jī):低速高精度靜態(tài)檢驗(yàn)多用于CCD工業(yè)相機(jī)；高幀率CMOS面陣/線陣工業(yè)相機(jī)廣泛應(yīng)用于高速流水線動(dòng)態(tài)檢測(cè)。與民用相機(jī)相比，工業(yè)相機(jī)具有耐高溫、耐電磁干擾、持續(xù)24小時(shí)不間斷運(yùn)行、運(yùn)動(dòng)抓拍無拖影的工業(yè)特點(diǎn)，適應(yīng)車間復(fù)雜的生產(chǎn)條件。
4、圖像采集卡：系統(tǒng)的“傳神經(jīng)”
圖像采集卡是標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)典架構(gòu)中不可缺少的中間傳輸模塊。很多簡(jiǎn)單的低端視覺設(shè)備都會(huì)省略這個(gè)部件，但是工業(yè)高標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)場(chǎng)景，必須配備采集卡。
它主要負(fù)責(zé)高速接收工業(yè)相機(jī)傳輸?shù)脑紙D像信號(hào)，完成信號(hào)降噪、格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)緩存，并順利傳輸?shù)焦I(yè)控制機(jī)處理終端；處理圖像屏幕、屏幕失真、內(nèi)容丟失等問題。在遠(yuǎn)程離線和多相機(jī)協(xié)調(diào)工作時(shí)。多工位多相機(jī)同步檢測(cè)設(shè)備和采集卡是保證系統(tǒng)同步運(yùn)行的關(guān)鍵樞紐。
5、視覺圖像處理軟件：系統(tǒng)的“工業(yè)大腦”
這是整個(gè)機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)的核心控制中心，也是硬件產(chǎn)生價(jià)值的關(guān)鍵模塊。工業(yè)控制終端配備專用視覺算法軟件，完成圖像降噪、特征提取、缺陷核對(duì)、尺寸計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)閥值判斷的全過程計(jì)算。
經(jīng)典的架構(gòu)軟件可以分為兩類:傳統(tǒng)的機(jī)器視覺算法和輕量化的AI視覺算法:常規(guī)的外觀缺陷、尺寸檢測(cè)、是否有材料檢驗(yàn)，使用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化視覺算法即可著陸；復(fù)雜的線條、不規(guī)則的缺陷、異形工件的檢驗(yàn)，以及AI視覺算法的深度學(xué)習(xí)。軟件最終導(dǎo)出判斷結(jié)果:放行合格產(chǎn)品，去除不良品標(biāo)記。
6、IO輸出和執(zhí)行機(jī)構(gòu)：系統(tǒng)的“執(zhí)行四肢”
整個(gè)系統(tǒng)的末端落地模塊包括工業(yè)控制IO接口、PLC控制系統(tǒng)、氣缸去除、分揀機(jī)械手、報(bào)警指示燈、大數(shù)據(jù)屏幕等外設(shè)設(shè)備。
接受視覺軟件的判斷指令，自動(dòng)完成不良品去除、生產(chǎn)線關(guān)機(jī)報(bào)警、工件分類分揀、檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳到MES系統(tǒng)等操作。，從而打開視覺檢測(cè)和自動(dòng)化生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)全過程的智能質(zhì)檢。
