機(jī)器視覺在工業(yè)自動(dòng)化下的五大應(yīng)用
引導(dǎo)和定位
視覺定位要求機(jī)器視覺系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確的找到被測(cè)零件并確認(rèn)其位置，上下料使用機(jī)器視覺來(lái)定位，引導(dǎo)機(jī)械手臂準(zhǔn)確抓取。在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，設(shè)備需要根據(jù)機(jī)器視覺取得的芯片位置信息調(diào)整拾取頭，準(zhǔn)確拾取芯片并進(jìn)行綁定，這就是視覺定位在機(jī)器視覺工業(yè)領(lǐng)域最基本的應(yīng)用。
自動(dòng)化博覽：在機(jī)器視覺與機(jī)器人相結(jié)合的應(yīng)用場(chǎng)景中，機(jī)器人引導(dǎo)定位應(yīng)用最為普遍。關(guān)于此類場(chǎng)景，?？禉C(jī)器人與合作伙伴共同實(shí)施了大量成功案例與成熟方案。機(jī)器人定位引導(dǎo)可大致分為3種模式：
圖1所示的三種工作方式稱為固定相機(jī)模式，即相機(jī)安裝在設(shè)備機(jī)架上，不隨機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，自左至右又依次分為抓取工況、抓取偏移糾正工況和放置工況。其中抓取工況，相機(jī)對(duì)傳送過(guò)來(lái)的來(lái)料進(jìn)行拍攝和粗定位，將定位信息傳輸給機(jī)器人以便機(jī)器人根據(jù)定位信息抓取來(lái)料，如此可降低對(duì)工位間傳送機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確性的要求，確保抓取的穩(wěn)定性；抓取偏移補(bǔ)正工況可通過(guò)設(shè)置在機(jī)械臂另一側(cè)的下相機(jī)對(duì)工件進(jìn)行二次精準(zhǔn)定位，極大程度上消除來(lái)料偏差，確保能有針對(duì)性地對(duì)每個(gè)來(lái)料進(jìn)行加工；放置工況內(nèi)容涵蓋廣泛，可以是簡(jiǎn)單的放置，亦可以是貼合、安裝等，即使用相機(jī)定位最終的目標(biāo)位，結(jié)合前述兩種工況，真正做到針對(duì)每個(gè)工件有的放矢。
圖2所示為兩種運(yùn)動(dòng)相機(jī)模式，即相機(jī)安裝于機(jī)械臂頂端隨機(jī)械臂一同運(yùn)動(dòng)。雖不同于上述固定相機(jī)模式，但固定相機(jī)模式和運(yùn)動(dòng)相機(jī)模式在功能上殊途同歸，都可實(shí)現(xiàn)定位抓取與引導(dǎo)放置。兩者在保證功能的同時(shí)，能夠提供更多的安裝可能性以應(yīng)對(duì)不同的環(huán)境與硬件條件限制。
針對(duì)不同的設(shè)備安裝場(chǎng)景，為提升硬件安裝的適應(yīng)性，固定相機(jī)模式與運(yùn)動(dòng)相機(jī)模式也可結(jié)合使用，如圖3所示。
此外，在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，芯片位置信息調(diào)整拾取頭非常不好處理，機(jī)器視覺則能夠解決這個(gè)問題，因?yàn)樾枰獪?zhǔn)確拾取芯片以及綁定，這也是視覺定位成為機(jī)器視覺工業(yè)領(lǐng)域最基本應(yīng)用的原因。
外觀檢測(cè)
檢測(cè)生產(chǎn)線上產(chǎn)品有無(wú)質(zhì)量問題，該環(huán)節(jié)也是取代人工最多的環(huán)節(jié)。例如機(jī)器視覺涉及到的醫(yī)藥領(lǐng)域，其主要檢測(cè)包括寸檢測(cè)、瓶身外觀缺陷檢測(cè)、瓶肩部缺陷檢測(cè)、瓶口檢測(cè)等。
伴隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，機(jī)器視覺檢測(cè)被廣泛應(yīng)用到各種各樣的檢查、測(cè)量和零件識(shí)別，例如紅外截止濾光片表面缺陷檢測(cè)、汽車輪轂型號(hào)識(shí)別、磁性材料外觀缺陷檢測(cè)、產(chǎn)品包裝上的條碼和字符識(shí)別等，這類應(yīng)用的共同特點(diǎn)是連續(xù)大批量生產(chǎn)、對(duì)外觀質(zhì)量的要求非常高。
通常這種帶有高度重復(fù)性和智能性的工作只能靠人工檢測(cè)來(lái)完成，我們經(jīng)常在一些工廠的現(xiàn)代化流水線后面看到數(shù)以百計(jì)甚至逾千的檢測(cè)工人來(lái)執(zhí)行這道工序，在給工廠增加巨大的人工成本和管理成本的同時(shí)，仍然不能保證100%的檢驗(yàn)合格率。機(jī)器視覺檢測(cè)憑借它自動(dòng)化、客觀、非接觸和高精度的特點(diǎn)已經(jīng)完全能代替人工來(lái)檢測(cè)這些單一、重復(fù)性的程序。機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)與一般意義上的圖像處理系統(tǒng)相比，機(jī)器視覺檢測(cè)強(qiáng)調(diào)的是精度和速度，以及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的可靠性。
隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，機(jī)器視覺檢測(cè)越來(lái)越受到重視。它可以提高合格產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，在生產(chǎn)過(guò)程的早期就報(bào)廢劣質(zhì)產(chǎn)品，從而減少了浪費(fèi)節(jié)約成本。
高精度檢測(cè)
有些產(chǎn)品的精密度較高，達(dá)到0.01~0.02m甚至到u級(jí)，人眼無(wú)法檢測(cè)必須使用機(jī)器完成。
在生產(chǎn)生活中，每種產(chǎn)品都需要檢驗(yàn)是否合格，需要一份檢驗(yàn)合格證書，要說(shuō)檢測(cè)在機(jī)器視覺應(yīng)用最廣，應(yīng)該沒人有意見。在過(guò)去機(jī)器視覺不發(fā)達(dá)的時(shí)候，人工肉眼檢測(cè)往往會(huì)遇到很多問題，比如準(zhǔn)確性太低，容易有誤差，不能連續(xù)工作且易疲勞，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。機(jī)器視覺的大量應(yīng)用將產(chǎn)品生產(chǎn)和檢測(cè)進(jìn)入到高度自動(dòng)化。
最典型的案例就是硬幣字符檢測(cè)、電路板檢測(cè)等。以及人民幣造幣工藝的檢測(cè)，對(duì)精度要求特別高，檢測(cè)的設(shè)備也很多，工序復(fù)雜。此外還有機(jī)器視覺的定位檢測(cè)，飲料瓶蓋的生產(chǎn)是否合格、是否有問題，還有產(chǎn)品的條碼字符的檢測(cè)識(shí)別，玻璃瓶的缺陷檢測(cè)、以及藥用玻璃瓶檢測(cè)，醫(yī)藥領(lǐng)域也是機(jī)器視覺的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。
識(shí)別
圖像識(shí)別就是利用機(jī)器視覺對(duì)圖像進(jìn)行處理、分析和理解，以識(shí)別各種不同模式的目標(biāo)和對(duì)象。可以達(dá)到數(shù)據(jù)的追溯和采集，在汽車零部件、食品、藥品等領(lǐng)域應(yīng)用較多。
最典型的案例就是識(shí)別二維碼了。二維碼和條形碼是我們生活中極為常見的條碼。在商品的生產(chǎn)中，廠家把很多的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在小小的二維碼中，通過(guò)這種方式對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行管理和追溯，隨著機(jī)器視覺圖像識(shí)別應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛，各種材質(zhì)表面的條碼變得非常容易被識(shí)別讀取、檢測(cè)，從而提高現(xiàn)代化的水平、生產(chǎn)效率大大的提高、生產(chǎn)成本卻逐漸降低。
物體分揀
在機(jī)器視覺應(yīng)用環(huán)節(jié)中，物體分揀應(yīng)用是建立在識(shí)別、檢測(cè)之后的一個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)機(jī)器視覺系統(tǒng)將圖像進(jìn)行處理，結(jié)合機(jī)械臂的使用實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品分揀。
在過(guò)去的生產(chǎn)線上，是用人工的方法將物料安放到注塑機(jī)里，再進(jìn)行下一步工序。而現(xiàn)在則是使用自動(dòng)化設(shè)備分料，其中使用機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品圖像抓取、圖像分析，輸出結(jié)果，再通過(guò)機(jī)器人，把對(duì)應(yīng)的物料、放到固定的位置上，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的智能化、現(xiàn)代化、自動(dòng)化。
