“工业之眼”：机器视觉技术的发展之路

随着工业4.0、“中国制造2025”时代的来临，机器视觉将使得机器人智能化变成现实，在工业自动化中机器视觉技术已经占有十分重要的地位，而机器视觉技术的不断创新，也推动了工业自动化、智慧安防以及人工智能等行业的进步，也为各个行业领域的应用带来了更多发展潜力与机会。

机器人视觉系统经历了三代的发展：

1、第一代机器人视觉系统

第一代机器人视觉的功能一般是按规定流程对图像进行处理并输出结果。这种系统一般由普通数字电路搭成，主要用于平板材料的缺陷检测。

2、第二代机器人视觉系统

第二代机器人视觉系统一般由一台计算机，一个图像输入设备和结果输出硬件构成。视觉信息在机内以串行方式流动，有一定学习能力以适应各种新情况。

3、第三代机器人视觉系统

第三代机器人视觉系统是目前国际上正在开发使用的系统。采用高速图像处理芯片并行算法，具有高度的智能和普通的适应性，能模拟人的高度视觉功能。

机器人仿人眼视觉系统

人类的感知系统，有83％以上是通过人眼来完成的，而人类的眼睛又是所有动物里面综合性能最高的，其图像包含的信息量是最巨大的。不仅要用到单个的立体视觉成像，还要用到整体视觉能力，所以人眼的立体视觉能力和颜色辨别能力远超过动物的眼睛。其中，对个体的感知是人眼最基本的功能——对自身和对象位移的测量，尺寸的测量。而最重要的功能是对自身和对象位置的测量，比如走了多少，转了多少，这是一种对空间环境的感知和判断。

要在机器人身上模仿人的眼睛，主要分三大部分：

1、机器人眼球构造

机器人眼球，就相当于摄像头或者扫描仪，通过红外发射管发出红外线，红外线在遇到物体后被反射回来，红外接受管接受到被反射回来的红外线以后，发出电信号给机器人的“大脑”，这时候机器人就能“看见”东西了。

机器人眼睛是集成了很多的芯片、传感器等进行综合计算，比如能力风暴个人机器人通过光敏传感器中的两个光敏电阻来感知光线的强弱。

2、运动控制系统

机器人控制系统作为工业机器人最为核心的零部件之一，对机器人的性能起着决定性的影响，其运动控制就相当于自动化的一个分支，它使用通称为伺服机构的一些设备如液压泵，线性执行机或者是电机来控制机器的位置或速度，目前被广泛应用在包装、印刷、纺织和装配工业中。比如ABB第五代机器人控制器，融合了TrueMove、QuickMove等运动控制技术，来提升机器人性能，包括精度、速度、节拍时间、可编程性、外轴设备同步能力等。

3、图像处理

图像本身，只有经过图像处理之后，才能找到图像中需要的特征，从而更进一步的执行其它的指令动作，如机械手臂的运动、机台的移动等，使机器人完成踢球、下棋等命令。在工业上，则主要应用于工业机器人，完成自动生产、装配、检测等工作，富士康就有大量的机器人，在农业上，则表现在一些自动收割机，如棉花收割，自动分类机器。

当然也有一些机器视觉是不需要图像处理的，如经过相机镜头等直接连接到显示器上观察的，结果好坏是由人来判断的，这时图像处理的过程是由人自己完成的，而不是计算机。还有一些图像传感器有固定的特性，如颜色传感器，那样只会有信号出来即可，也是没有图像处理的。

机器视觉不是单一的应用产品

机器视觉技术的出现，就是为机器设备安上了感知外界的眼睛，使机器具有像人一样的视觉功能，从而实现各种检测、判断、识别、测量等功能。

机器视觉发展至今，早已不是单一的应用产品。机器视觉的软硬件产品早已逐渐演变发展为产品在生产制造的各个阶段中的重要组成部分，因此，这也就对系统的集成性提出了更高的要求。

工业自动化企业要求能够与测试或控制系统协同工作的一体化工业自动化系统，而非独立的视觉应用。在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。

工业4．0使全球工业向中国转移，中国机器视觉市场已成为国际机器视觉厂商的重要目标市场。随着技术的不断提升，机器人与人的视觉差距正在逐步减少，视觉技术的成熟和发展都使之在工业制造应用中越来越广泛。而未来的机器视觉技术势必也将与其他的传感技术相融合，并将越来越数字化、智能化。

结语

工业4．0离不开智能制造，而智能制造离不开机器视觉。机器视觉已成为实现工业自动化和智能化的核心，要实现人类视觉在机器人上进行延伸，就必须满足高度自动化、高效率、高精度和适应较差环境等条件，才能在工业自动化进程中产生重要作用。

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