機器視覺技術發展及其工業應用

王飛

摘要

為了進一步探索機器視覺技術在未來的發展方向以及工業應用方向，在本文當中對相關問題進行了研究與分析，首先從光源技術、攝像機、信號處理以及執行機構四個方面闡述了現階段機器視覺技術的具體發展方向，并從機器視覺技術在自動檢測以及自動裝配兩個方面闡述了機器視覺技術現階段在工業應用中的進一步發展。

【關鍵詞】機器視覺 發展 工業應用

在人工智能（AI）技術當中機器視覺技術具有非常重要的意義，所謂機器視覺就是利用機器來替代人類的視覺并實現對具體事務的處理。機器視覺是一門較為復雜的學科，不僅涉及到計算機、圖形處理等計算機信息技術，同時還涉及到了生物神經學以及心理學等方面的學科。在最近幾年當中在人工智能技術獲得進一步發展的大環境之下，機器人視覺技術也實現了進一步發展，并被應用于實際工業生產當中。為了探索機器視覺技術以及工業應用的具體發展方向，在本文當中對相關問題進行了全面的研究與分析，現報道如下。

1 機器視覺技術發展現狀

1.1 光源技術

在機器視覺技術當中，圖像是機器識別的最根本依據，但是由于機器與人類視覺系統的差異，機器對于圖像的要求與人類也并不是完全相同的，而光源則是影響圖像的最重要因素，優質的光源能夠提升機器視覺識別的準確性，從而為機器下一步工作的開展奠定必要的基礎。一直以來針對機器視覺技術中究竟該采用何種光源大部分人的認識都存在著較大的差異，同時從實踐效果來看也并不是非常理想。在最近幾年當中機器視覺在光源技術方面已經取得了較為顯著的發展，透射光以及反射光成為機器視覺技術最常用的光源，同時從實踐效果來看，投射光與反射光在機器識別中的應用能夠保持較高的對比度以及整體亮度，對于識別準確性的提升具有非常重要的意義。

1.2 攝像機

攝像機是機器識別中最重要的構建，是獲取圖像的最基本設施，在機器視覺技術當中攝像機也是最常用的被動視覺設備。傳統攝像機由于電子耦合器的性能相對較低，無法實現對相關圖像的有效處理，從而也會在一定程度上影響機器視覺技術的發展。在最近幾年當中隨著電子耦合器技術的發展，電子耦合器不僅在體積方面明顯縮小，同時在成像清晰度方面也已經有了顯著提升，從而在一定程度上提升了機器視覺技術被動圖像獲得的精確性。

1.3 信號處理

對所獲得的視覺信號進行處理是機器視覺技術的關鍵所在，信號處理首先需要建立在硬件基礎設施之上，一直以來限制機器視覺技術發展的核心問題就在于信號處理硬件設施無法得以解決，傳統的以CPU為代表的計算機處理器并不能實現對視覺信號的有效處理，開發基于現代人工智能視覺技術的新一代集成電路已經顯得尤為必要了。雖然從總體上來說目前階段能夠有效解決機器視覺中所有問題的新一代類似于CPU的集成電路還沒有出現，但是基于簡單架構可以實現部分功能的集成電路已經較為完善，并投入到商用當中，例如中天微公司所開發的一種基于c-sky架構的32位低能耗芯片已經在被應用到實踐當中，并取得了較好的效果。

1.4 執行機構

執行機構是可以使機器視覺系統實現其功能的最后元件。要確保其在進行制作與安裝過程中的精度，此外在設計過程中，充分考慮穩定性等。但是由于現在以計算機為基礎尚未進行模塊化，安裝上存在困難，尤其是工業上已經大量使用的PLC接口進行連接時存在問題。

2 機器視覺技術在工業中的應用研究

2.1 機器視覺技術在自動檢測中的應用研究

在自動化生產當中自動檢測是較為重要的步驟，在傳統的自動化檢測當中幾何測量是自動檢測的關鍵技術，這種技術雖然能夠實現自動檢測，但是在檢測精度、速度方面都相對較差，已經逐漸無法滿足自動化效率進一步提升的要求。而機器視覺技術在自動檢測中的應用可以利用CT，激光掃描等技術同步進行自動檢測，不僅能有效提升自動檢測的速度，同時還能進一步提升自動檢測的準確性。其次，機器視覺激素和在自動化檢測中最大的優勢在于自動檢測技術能夠實現對物品外表的檢測，傳統幾何檢測方式無法實現對物品外表信息的處理，只能處理幾何尺寸，而機器視覺技術則可以有效實現對商品表面的處理，從而進一步提升檢測的精確性。例如，通過機器視覺技術的應用能夠有效實現對商品外傷的探查。

2.2 機器視覺技術在自動裝配中的應用研究

在自動化生產當中裝配往往需要耗費較大的時間，但是由于裝配的復雜性，完全自動化的裝配對精度以及智能化提出了較高的要求。機器視覺技術在自動裝配中的應用則有效解決了這一問題，在自動裝配系統當中應用機器視覺技術能夠實現對機器零部件的靈活處理，同時只需要針對具體生產流程制定對應的程序，在視覺系統的輔助之下這種處理對環境與條件的依賴性相對較低，并且可以有效提升整體的穩定性。目前階段機器視覺技術在自動裝配中的應用已經較為廣泛，同時也是機器視覺技術使用最為廣泛的領域。

3 結語

機器視覺技術不僅是人工智能技術的核心，同時對于目前社會生產效率的提升也具有非常重要的意義。在未來機器視覺技術必然會實現進一步發展，同時在社會生產中的應用范圍也會得到進一步推廣。為了進一步探索機器視覺技術的具體發展方向以及在工業應用中的發展，本文結合自己的實際工作經驗對相關問題進行了研究與分析，希望能對我國機器視覺技術的發展有所啟發。

參考文獻

[1]黎江華，吳純潔，孫靈根，王雙雙，張繼良，黃勤挽.基于機器視覺技術實現中藥性狀“形色”客觀化表達的展望[J].中成藥，2011，33（10）：1781-1784.

[2]朱瑞.機器視覺及其應用（系列講座）第五講一機器視覺的典型應用[J].應用光學，2007（04）：525-528.

[3]雷文華.機器視覺及其應用（系列講座）第一講-機器視覺發展概述[J].應用光學，2006（05）：467-470.

[4]唐向陽，張勇，李江有，黃崗，楊松，關宏.機器視覺關鍵技術的現狀及應用展望[J].昆明理工大學學報（理工版），2004（02）：36-39.

[5]成芳，應義斌.機器視覺技術在農作物種子質量檢驗中的應用研究進展[J].農業工程學報，2001（06）：175-179.