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一、 平臺(tái)簡(jiǎn)介 機(jī)器視覺(jué)及自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室是惠州市廣工大研究院核心研發(fā)機(jī)構(gòu)之一，致力為行業(yè)用戶提供基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的自動(dòng)化設(shè)備研制、3C產(chǎn)品檢測(cè)服務(wù)，以解決產(chǎn)品缺陷檢測(cè)、產(chǎn)品尺寸檢測(cè)、多源圖像信息融合、深度學(xué)習(xí)算法等工程應(yīng)用的技術(shù)為主要研究方向。 本部門(mén)擁有高性能圖像采集分析處理系統(tǒng)、高動(dòng)態(tài)范圍亮度成像儀、3D線掃描系統(tǒng)、高速相機(jī)、黑白線掃相機(jī)等儀器設(shè)備，全自主集成開(kāi)發(fā)的集目標(biāo)模擬、光學(xué)量測(cè)、機(jī)器視覺(jué)、圖像二次開(kāi)發(fā)為一體的多功能、智能化機(jī)器視覺(jué)平臺(tái)，不僅可以服務(wù)于機(jī)器視覺(jué)及智能化裝備的研發(fā)，也可以為企業(yè)提供光學(xué)成像等測(cè)試分析服務(wù)。同時(shí)，本部門(mén)作為惠州研究院物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)感知技術(shù)研究方向的突破口，為工業(yè)機(jī)器人及自動(dòng)化系統(tǒng)集成提供核心技術(shù)支撐。 二、研究方向與課題 研究案例與研究方向：
標(biāo)簽檢測(cè) 整機(jī)外觀 手機(jī)輔料 PCB板 彩盒
工件尺寸測(cè)量 連接線測(cè)量 汽車零部件檢測(cè) 五金件尺寸測(cè)量 多個(gè)工件尺寸 螺紋檢測(cè) 三、實(shí)驗(yàn)室技術(shù)服務(wù)介紹
表10 設(shè)計(jì)服務(wù)項(xiàng)目
四、研發(fā)成果 機(jī)器視覺(jué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)產(chǎn)品系例： （一）：托盤(pán)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī) 主要用于托盤(pán)式FPC、PCB、PCBA等產(chǎn)品缺陷檢測(cè)，托盤(pán)的大小兼容范圍：300≥W≥200,480≥L≥200，產(chǎn)品大小根據(jù)客戶需求確定。托盤(pán)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)三維結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖1，設(shè)備基本參數(shù)如下表1-1所示。
托盤(pán)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī) 表1-1 托盤(pán)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)基本參數(shù)
（二）線掃檢測(cè)平臺(tái) 采用8k、16k、64k系列高分辨率線掃相機(jī)，匹配千兆網(wǎng)卡、高性能工控機(jī)及對(duì)應(yīng)的鏡頭和光源，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速運(yùn)動(dòng)中的圖形采集，主要用于檢測(cè)產(chǎn)品小尺寸瑕疵等項(xiàng)目，產(chǎn)品兼容尺寸范圍：300≥W≥80,500≥L≥100。線掃檢測(cè)平臺(tái)三維結(jié)構(gòu)如下圖2所示，設(shè)備基本參數(shù)如下表2-2所示。
線掃檢測(cè)平臺(tái)3 表2-2 線掃檢測(cè)平臺(tái)基本參數(shù)
（三）面陣檢測(cè)平臺(tái) 主要用于快速檢測(cè)中小規(guī)格產(chǎn)品外觀、尺寸缺陷，產(chǎn)品尺寸兼容范圍：245≥W≥200,355≥L≥290。面陣檢測(cè)平臺(tái)三維結(jié)構(gòu)如下圖3所示，設(shè)備基本參數(shù)如下表-3-3所示。
面陣檢測(cè)平臺(tái)
表3-3 面陣檢測(cè)平臺(tái)基本參數(shù)
（四）遠(yuǎn)心檢測(cè)平臺(tái) 主要用于快速檢測(cè)中小規(guī)格產(chǎn)品外觀、尺寸缺陷，產(chǎn)品尺寸兼容范圍：150≥W≥50,150≥L≥50。遠(yuǎn)心檢測(cè)平臺(tái)三維結(jié)構(gòu)如下圖4所示，設(shè)備基本參數(shù)如下表4-4所示。
遠(yuǎn)心檢測(cè)平臺(tái) 表4-4 遠(yuǎn)心檢測(cè)平臺(tái)基本參數(shù)
五、應(yīng)用案例/行業(yè) 行業(yè)應(yīng)用：
案例應(yīng)用： 玻璃外觀檢測(cè) 主要對(duì)玻璃蓋板白片、玻璃絲印片、LCM模組產(chǎn)品進(jìn)行透光，異物，崩邊，劃痕，絲印，臟污，指紋，氣泡、輪廓等多種缺陷進(jìn)行檢測(cè)
玻璃檢測(cè)設(shè)備 2D、3D尺寸測(cè)量 主要對(duì)2D/3D元件產(chǎn)品進(jìn)行尺寸測(cè)量、孔位、平面度、裂紋蹦缺、刀路痕跡、螺紋等多項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行檢測(cè)
尺寸測(cè)量設(shè)備 表盤(pán)檢測(cè) 主要對(duì)表盤(pán)上缺針、錯(cuò)針、指針格、LOGO、缺絲印等多種缺陷進(jìn)行檢測(cè)。
表盤(pán)檢測(cè)設(shè)備 計(jì)算機(jī)視覺(jué) 也稱機(jī)器視覺(jué)。它是利用一個(gè)代替人眼的圖像傳感器獲取物體的圖像，將圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，并利用計(jì)算機(jī)模擬人的判別準(zhǔn)則去理解和識(shí)別圖像，達(dá)到分析圖像和作出結(jié)論的目的。該技術(shù)是模擬識(shí)別人工智能、心理物理學(xué)、圖像處理、計(jì)算機(jī)科學(xué)及神經(jīng)生物學(xué)等多領(lǐng)域的綜合學(xué)科。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)用攝像機(jī)模擬人眼，用計(jì)算機(jī)模擬大腦，用計(jì)算機(jī)程序和算法來(lái)模擬人對(duì)事物的認(rèn)識(shí)和思考，替代人類完成程序?yàn)槠湓O(shè)定的工作。該技術(shù)由多個(gè)相關(guān)的圖像處理系統(tǒng)組成，主要包括光源提供系統(tǒng)、圖像提取系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)運(yùn)算系統(tǒng)等。原理是：首先通過(guò)攝像機(jī)獲得所需要的圖像信息，然后利用信號(hào)轉(zhuǎn)換將獲得的圖像信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字圖像以便計(jì)算機(jī)正確識(shí)別。
機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼做測(cè)量和判斷的系統(tǒng)，他通過(guò)光學(xué)裝置和非接觸傳感器自動(dòng)獲取目標(biāo)對(duì)象圖像，并由圖像處理設(shè)備根據(jù)圖像分析等信息進(jìn)行各種運(yùn)算處理個(gè)判別分析，壹提取所需的特征信息或根據(jù)判別分析結(jié)構(gòu)對(duì)某些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。 一個(gè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)包含：光源、鏡頭、相機(jī)、圖像采集，圖像處理軟件等等一系列組成。 一個(gè)典型的工業(yè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)包括：光源、鏡頭（定焦鏡頭、變倍鏡頭、遠(yuǎn)心鏡頭、顯微鏡頭）、 相機(jī)（包括CCD相機(jī)和COMS相機(jī)）、圖像處理單元（或圖像捕獲卡）、圖像處理軟件、監(jiān)視器、通訊 / 輸入輸出單元等。 工作原理 機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)采用CCD照相機(jī)將被檢測(cè)的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，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(hào)，圖像處理系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，如面積、數(shù)量、位置、長(zhǎng)度，再根據(jù)預(yù)設(shè)的允許度和其他條件輸出結(jié)果，包括尺寸、角度、個(gè)數(shù)、合格 / 不合格、有 / 無(wú)等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別功能。
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)組成 隨著機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的深入，各個(gè)高校開(kāi)始注重機(jī)器視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域人才培養(yǎng)，加大機(jī)器視覺(jué)實(shí)驗(yàn)室研究投入與人才培養(yǎng)，加強(qiáng)與各個(gè)企業(yè)合作。充分利用學(xué)校和企業(yè)的優(yōu)勢(shì)，共用推進(jìn)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)發(fā)展和人才輸出。一系列機(jī)器視覺(jué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可提供研究者在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行機(jī)器視覺(jué)硬件選型、設(shè)計(jì)。同時(shí)配合視覺(jué)軟件完成多種機(jī)器視覺(jué)實(shí)驗(yàn)算法驗(yàn)證與教學(xué)。 計(jì)算機(jī)視覺(jué)的關(guān)鍵技術(shù) 計(jì)算機(jī)視覺(jué)信息的處理技術(shù)主要依賴于圖像處理方法，經(jīng)過(guò)處理后輸出圖像的質(zhì)量得到相當(dāng)程度的改善，既改善了圖像的視覺(jué)效果，又便于計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析、處理和識(shí)別。 1.圖像分割 圖像分割是將圖像分成若干部分，每一部分對(duì)應(yīng)于某一物體表面，在進(jìn)行分割時(shí)，每一部分的灰度或紋理符合某一種均勻測(cè)度度量。其本質(zhì)是將像素進(jìn)行分類，分類的依據(jù)是像素的灰度值、顏色、頻譜特性、空間特性或紋理特性等。圖像分割主要有兩種方法：一是鑒于度量空間的灰度閾值分割法，另一種是空間域區(qū)域增長(zhǎng)分割方法。 2.圖像增強(qiáng) 圖像的增強(qiáng)用于調(diào)整圖像的對(duì)比度，突出圖像中的重要細(xì)節(jié)，改善視覺(jué)質(zhì)量。通常采用灰度直方圖修改技術(shù)進(jìn)行圖像增強(qiáng)。圖像的灰度直方圖是表示一幅圖像灰度分布情況的統(tǒng)計(jì)特性圖表，與對(duì)比度緊密相連。 3.圖像平滑 圖像的平滑處理技術(shù)即圖像的去噪聲處理，主要是為了去除實(shí)際成像過(guò)程中因成像設(shè)備和環(huán)境所造成的圖像失真，提取有用信息，去除噪聲，恢復(fù)原始圖像是圖像處理中的一個(gè)重要內(nèi)容。 4.圖像編碼和傳輸 數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量是相當(dāng)龐大的，高信道速率意味著高投資，也意味著普及難度增加。因此，傳輸過(guò)程中，對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮顯得非常重要。圖像數(shù)據(jù)的壓縮主要通過(guò)圖像數(shù)據(jù)的編碼和變換壓縮完成。 5.邊緣銳化 圖像邊緣銳化處理主要是加強(qiáng)圖像中的輪廓邊緣和細(xì)節(jié)，形成完整的物體邊界，達(dá)到將物體從圖像中分離出來(lái)或?qū)⒈硎就晃矬w表面，它是早期視覺(jué)理論和算法中的基本問(wèn)題，也是中期和后期視覺(jué)成敗的重要因素之一。 6.圖像識(shí)別 圖像的識(shí)別過(guò)程實(shí)際上可以看作是一個(gè)標(biāo)記過(guò)程，即利用識(shí)別算法來(lái)辨別景物中已分割好的各個(gè)物體，給這些物體賦予特定的標(biāo)記，它是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)必須完成的一個(gè)任務(wù)。目前用于圖像識(shí)別的方法主要分為決策理論和結(jié)構(gòu)方法。 機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺(jué)難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺(jué)來(lái)替代人工視覺(jué)；同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，用人工視覺(jué)檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。而且機(jī)器視覺(jué)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。
視覺(jué)系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)圖 |
