機器視覺檢測系統採用CCD照相機將被檢測的目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數位化信號，圖像處理系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特徵，如面積、數量、位置、長度，再根據預設的允許度和其他條件輸出結果，包括尺寸、角度、個數、合格 / 不合格、有 / 無等，實現自動識別功能。
基本介紹
- 中文名：機器視覺系統
- 光源：獲得對比鮮明的圖像
- 工作原理：自動識別功能
- 套用：監測，機器人視覺
- 光源：環形，背光源
發展,套用領域,核心技術,LED分類,如何選擇,
發展
如今，中國正成為世界機器視覺發展最活躍的地區之一，套用範圍涵蓋了工業、農業、醫藥、軍事、航天、氣象、天文、公安、交通、安全、科研等國民經濟的各個行業。其重要原因是中國已經成為全球製造業的加工中心，高要求的零部件加工及其相應的先進生產線，使許多具有國際先進水平的機器視覺系統和套用經驗也進入了中國。
經歷過長期的蟄伏，2010年我國機器視覺市場迎來了爆發式增長。據數據顯示，當年，我國機器視覺市場規模達到8.3億元，同比增長48.2%，其中智慧型相機、軟體、光源和板卡的增長幅度都達到了50%，工業相機和鏡頭也保持了40%以上的增幅，皆為2007年以來的最高水平。
2011年，我國機器視覺市場步入後增長調整期。相較2010年的高速增長，雖然增長率有所下降，但仍保持很高的水平。2011年中國機器視覺市場規模為10.8億元，同比增長30.1%，增速同比2010年下降18.1個百分點，其中智慧型相機、工業相機、軟體和板卡都保持了不低於30%的增速，光源也達到了28.6%的增長幅度，增幅遠高於中國整體自動化市場的增長速度。電子製造行業仍然是拉動需求高速增長的主要因素。2011年機器視覺產品電子製造行業的市場規模為5.0億人民幣，增長35.1%。市份額達到了46.3%。電子製造、汽車、製藥和包裝機械占據了近70%的機器視覺市場份額。
套用領域
機器視覺的套用主要有檢測和機器人視覺兩個方面：
⒈ 檢測：又可分為高精度定量檢測（例如顯微照片的細胞分類、機械零部件的尺寸和位置測量）和不用量器的定性或半定量檢測（例如產品的外觀檢查、裝配線上的零部件識別定位、缺陷性檢測與裝配完全性檢測）。
⒉機器人視覺：用於指引機器人在大範圍內的操作和行動，如從料斗送出的雜亂工件堆中揀取工件並按一定的方位放在傳輸帶或其他設備上（即料斗揀取問題）。至於小範圍內的操作和行動，還需要藉助於觸覺感測技術。
核心技術
機器視覺系統的核心是圖像採集和處理。所有信息均來源於圖像之中，圖像本身的質量對整個視覺系統極為關鍵。而光源則是影響機器視覺系統圖像水平的重要因素，因為它直接影響輸入數據的質量和至少30%的套用效果
通過適當的光源照明設計，使圖像中的目標信息與背景信息得到最佳分離，可以大大降低圖像處理算法分割、識別的難度，同時提高系統的定位、測量精度，使系統的可靠性和綜合性能得到提高。反之，如果光源設計不當，會導致在圖像處理算法設計和成像系統設計中事倍功半。因此，光源及光學系統設計的成敗是決定系統成敗的首要因素。在機器視覺系統中，光源的作用至少有以下幾種：
1>.照亮目標，提高目標亮度；
2>.形成最有利於圖像處理的成像效果；
3>.克服環境光干擾，保證圖像的穩定性；
4>.用作測量的工具或參照；
由於沒有通用的機器視覺照明設備，所以針對每個特定的套用實例，要設計相應的照明裝置，以達到最佳效果。機器視覺系統的光源的價值也正在於此。
圖像的質量好壞，也就是看圖像邊緣是否的銳利，具體來說：
1、將感興趣部分和其他部分的灰度值差異加大
2、儘量消隱不感興趣部分
3、提高信噪比，利於圖像處理
4、減少因材質、照射角度對成像的影響
常用的有LED光源、鹵素燈（光纖光源）、高頻螢光燈。LED光源最常用，主要有如下幾個特點：
·可製成各種形狀、尺寸及各種照射角度；
·可根據需要製成各種顏色，並可以隨時調節亮度；
·通過散熱裝置，散熱效果更好，光亮度更穩定；
·使用壽命長；
·反應快捷，可在10微秒或更短的時間內達到最大亮度；
·電源帶有外觸發，可以通過計算機控制，起動速度快，可以用作頻閃燈；
·運行成本低、壽命長的LED，會在綜合成本和性能方面體現出更大的優勢；
·可根據客戶的需要，進行特殊設計。
LED分類
機器視覺LED光源按形狀通常可分為以下幾類:
1、環形光源
環形光源提供不同照射角度、不同顏色組合，更能突出物體的三維信息；高密度LED陣列，高亮度；多種緊湊設計，節省安裝空間；解決對角照射陰影問題；可選配漫射板導光，光線均勻擴散。套用領域:PCB基板檢測，IC元件檢測，顯微鏡照明，液晶校正，塑膠容器檢測，積體電路印字檢查
2、背光源
用高密度LED陣列面提供高強度背光照明，能突出物體的外形輪廓特徵，尤其適合作為顯微鏡的載物台。紅白兩用背光源、紅藍多用背光源，能調配出不同顏色，滿足不同被測物多色要求。套用領域:機械零件尺寸的測量，電子元件、IC的外型檢測，膠片污點檢測，透明物體劃痕檢測等。
3、條形光源
條形光源是較大方形結構被測物的首選光源；顏色可根據需求搭配，自由組合；照射角度與安裝隨意可調。套用領域:金屬表面檢查，圖像掃描，表面裂縫檢測，LCD面板檢測等。
4、同軸光源
同軸光源可以消除物體表面不平整引起的陰影，從而減少干擾；部分採用分光鏡設計，減少光損失，提高成像清晰度，均勻照射物體表面。套用領域:系列光源最適宜用於反射度極高的物體，如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測，晶片和矽晶片的破損檢測，Mark點定位，包裝條碼識別。
5、AOI專用光源
不同角度的三色光照明，照射凸顯焊錫三維信息；外加漫射板導光，減少反光；不同角度組合；套用領域:用於電路板焊錫檢測。
6、球積分光源
具有積分效果的半球面內壁，均勻反射從底部360度發射出的光線，使整個圖像的照度十分均勻。套用領域:合於曲面，表面凹凸，弧形表面檢測，或金屬、玻璃表面反光較強的物體表面檢測。
7、線形光源
超高亮度，採用柱面透鏡聚光，適用於各種流水線連續檢測場合。套用領域:陣相機照明專用，AOI專用。
8、點光源
大功率LED，體積小，發光強度高；光纖鹵素燈的替代品，尤其適合作為鏡頭的同軸光源等；高效散熱裝置，大大提高光源的使用壽命。套用領域:適合遠心鏡頭使用，用於晶片檢測，Mark點定位，晶片及液晶玻璃底基校正。
9、組合條形光源
四邊配置條形光，每邊照明獨立可控；可根據被測物要求調整所需照明角度，適用性廣。套用案例:CB基板檢測，IC元件檢測，焊錫檢查，Mark點定位，顯微鏡照明，包裝條碼照明，球形物體照明等。
10、對位光源
對位速度快；視場大；精度高；體積小，便於檢測集成；亮度高，可選配輔助環形光源。套用領域:VA系列光源是全自動電路板印刷機對位的專用光源。
如何選擇
一、前提信息
1、檢測內容
外觀檢查、OCR、尺寸測定、定位
2、對象物
①想看什麼？（異物、傷痕、缺損、標識、形狀等）
②表面狀態（鏡面、糙面、曲面、平面）
③立體？平面？
④材質、表面顏色
⑤視野範圍？
⑥動態還是靜態（相機快門速度）
3、限制條件
①工作距離（鏡頭下端到被測物表面距離）
②設定條件（照明的大小、照明下端到被測物表面的距離、反射型or透射型）
③周圍環境（溫度、外亂光）
④相機的種類，面陣or線陣
二、簡單的預備知識：
1．因材質和厚度不同、對光的透過特性（透明度）各異。
2．光根據其波長之長短、對物質的穿透能力（穿透率）各異。
3．光的波長越長、對物質的透過力越強，光的波長越短、在物質表面的擴散率越大。
4．透射照明、即是使光線透射對象物、並觀察其透過光之照明手法。
三、光源：
1．穏定均勻的光源極其重要
2．目的： 將被測物與背景儘量明顕區分
3．摂取圖像時、最重要之處是如何鮮明地獲得：被測物與背景的濃淡差
4．在圖像處理領域中最広范的技術手法是：二值化（白黒）處理
為了能夠突出特徵點，將特徵圖像突出出來，在打光手法上，常用的包括有明視野與暗視野。
明視野：用直射光來観察對象物整體(散亂光呈黒色)
暗視野：用散亂光來観察對象物整體(直射光呈白色)
具體的光源選取方法還在於試驗的實踐經驗。
