机器视觉

机器视觉已经证明了它的价值在过去的十年里的工厂里。与数字设备一样都进步了，包括改进的计算能力，减少物理尺寸，扩展功能和简化操作等。

机器视觉通常被理解为意味着在制造环境中的产品的自动化、在线实时检测。机器视觉系统是一个视觉系统的物理配置和软件定制工厂使用的产品特性、缺陷检测、测量、和产品功能或代码识别。

机器视觉的进步，与大多数的数字系统，是由于显着增加，计算机处理能力，减少物理量，传感器像素的性能和数量的传感器，嵌入式软件的性能和操作简单的像素的改善。由于机器视觉已经证明了它的实用性多年来，性能，速度和通信的进步，现在往往是增量。

机器视觉系统的功能类似于数码相机：它们都需要照明，聚光组件（通常是一个镜头）、光电转换器、传感器、快门和微处理器的软件处理，图像增强和控制光电存储通信功能。设置和操作可以简化在两个机器视觉和数码相机通过使用标准的应用程序特定的软件选项，但这可能会导致不太灵活的特殊需求。这些选项确实解决了许多常见的问题，但是，如果选项满足当前和预计的需求，则应该使用这些选项。

机器视觉系统和数码相机可以使用普通的配件增强图像，如颜色传感器、滤波器、偏振片、光学纤维和软件选项。都可以有电气/电缆连接到外部组件，如计算机和显示器。视觉系统往往有硬件和软件的输出控制和系统范围内的通信。都有提供更高和更低的性能系统的模型。

特殊光学通常应用在定制的机器视觉系统，因为一个应用程序的独特的要求，因为需要的光学专业知识。

光学的临界性质，通常被称为光照，以获得更简单，更快，更可靠的结果进行了讨论，因为它的重要性和越来越多的使用。

 

光学：照明和光收集组件

光学检查要求，最好的可能的光学对比度获得感兴趣的情况下，具有显着的约束。

缺陷往往需要检测和尺寸测量对杂乱的光学领域，大景深和产品特征如颜色和表面粗糙度，可以接受的变化。

简单的应用特殊的光学技术，除了基本的照明，如均匀和暗视场照明，可以提高检测灵敏度，可靠性，速度，并减少硬件和软件的需求。

应用光学技术处理在光照射传感器之前的信息携带的光。

 

特殊的光学图像处理技术包括：

光学空间滤波

结构化照明

诱导的光学特性

形和随机光纤束

远心镜头

差分检测

波前编码

 

对于用于制造集成电路的集成电路和用于制造集成电路的光刻掩模的缺陷的检测，光学空间滤波可以被用来消除从图像的集成电路信息，并显示在检测到的图像的唯一的缺陷。

图像的同一个区域，在光学图像处理之前和之后，可以比较与相同的相机设置和软件用于两个图像。对于上线使用，相对较低的分辨率的传感器与数字阈值后，可以使用光学成像处理。

在复杂的检测系统，包括光学和雷达的专家，一般认为，从第一阶段的任何检测系统中获得的信息的质量可以开发一个更简单，更快，更敏感和更可靠的系统是至关重要的。在机器视觉系统中的第一阶段是利用对象或感兴趣的对象的光学性质的光学系统。

通过填写在图形屏幕上所需的要求，而不是编写和测试软件代码，软件开发时间减少。

利用光的变化

通过利用产品的材料的光学变化，结构和处理，以提高信号的信噪比或光学对比度，可以通过光学获得高的信噪比。感兴趣的样品本身是一个光学元件。

 

四产品属性，分别或在一起，可以用来改善从背景干扰的功能的歧视（或S / N）：

几何

光谱特性

极化

诱导的光学特性

 

考虑这些例子：

光学空间滤波可以利用不同特征的形状或几何形状改变由半导体晶片或光掩模目标反射或透射的光的分布。如果光分布没有改变，那么由相机收集的光将不会改变从与目标的相互作用，使没有成像。

热处理和划痕，可以导致在表面材料的变化，提供一个光谱手段检测未退火的面积和表面损伤。

在固体中的分子的排列，如在一些挤压材料的处理，结果在通过材料传输的光的偏振。

不同的压力在汽车轮胎的结果在地下分层面膨胀的变化。然后通过光学比较相同的光场在不同的压力下，可以检测到的诱导的表面变化。

LED性能的改进已越来越多地应用于相机和照明制造商。摄像机或单独的单位的LED单元提供由中央处理单元（中央处理器）控制的照明。这减少了系统所需的物理空间，并简化了光照控制 。

 

集成系统和智能相机

机器视觉系统的范围从小型、集成单元（智能相机）电脑控制单元与图像采集卡高速多处理器系统。

在高端，改进包括增强的通信能力已宣布在最近几个月，允许使用以太网，PC，机器人和现场总线系统的数据和图像传输到一个企业文件服务器或显示为运营商使用。

戏剧性的变化也已在小的集成单元，也被称为智能相机，包括镜头和相机功能的基本的相机控制速度和曝光，微处理器，软件，数据和控制硬件的沟通手段，有时集成光源，通常为一个LED阵列。

一系列的功能是可与这些智能相机，和传感器是可用的颜色，以及黑色和白色。1200像素/英寸1电荷耦合器件（CCD）可用1600个智能相机在15帧的操作，在2009的夏天宣布；这允许更高的分辨率和大视场的每帧不牺牲分辨率。

智能相机比想象的要小。单位是从不同的制造商提供的尺寸小，30，60，30毫米和44，44，39毫米，然后添加一个镜头。

有持续的公告更好的功能，在传感器功能，软件应用，通信和照明选项。

 

CCD与CMOS传感器

CCD和互补金属氧化物半导体（CMOS）传感器是两个领先的多像素的硅传感器，在线性和面积阵列。双方都在继续看到性能和降低成本的改进。的选择通常取决于他们的规格和具体的需求。CMOS的性能有所提高，他们是最普通的手机。

从个人的CMOS像素信号被输出使用，而所有的CCD像素之前需要从每个像素的信号可以进行阅读，他们提供更快的数据采集时的利益有限的区域是足够的一个特定的应用程序。

CCD被选择的传感器由于其较低的噪音水平和更均匀的响应在传感器。

 

软件

生成软件，适用于新的情况下，往往是一个耗时的操作。图形和视觉辅助程序的程序已经发展到允许运营商和系统集成商开发程序，通过使用图形，选择应用程序，并点击工具箱菜单。程序是可重复使用的其他应用程序。

与一些视觉系统，脚本系统允许一个序列的步骤，自动记录由鼠标控制的手动操作。然后，该序列可以被用于一个自动化系统的程序中。该程序可以辅以软件程序从软件工具箱和软件完全兼容的脚本代码库。这使得软件开发展现得如同虚拟模型一样。

机器视觉已经证明了它的价值在过去的十年里的工厂。与数字设备，进步往往包括提高计算能力，内存，通信和与其他单位的兼容性，在生产线，减少物理尺寸，扩大功能和简化操作。

光学技术的应用，以增加S / N比或歧视，导致可靠性，灵敏度和线速度的改善，正在增加。

此外，更多的努力被施加在转向专业化的系统，需要调整为更容易自动化单元。更简单的机器视觉系统和通信和生产控制单元之间的互操作性越来越多地被提供。

 

技术提示

机器视觉系统集成单位小范围，或智能相机，电脑控制单元与图像采集卡、高速多处理器系统。

在高端，最近的改进包括增强的通信能力，允许使用以太网，PC，机器人和现场总线系统的数据和图像传输到一个企业文件服务器或显示为运营商使用。

变化也有小型一体化单位取得，也称为智能相机，包括镜头与相机功能的基本相机来控制速度和曝光，微处理器和软件。