工業(yè)自動(dòng)化在我國的發(fā)展已日漸成熟,，對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化,，大家或多或少有所了解,。為增進(jìn)大家對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的認(rèn)識(shí),，本文將基于兩大方面介紹工業(yè)自動(dòng)化：1.機(jī)器視覺在工業(yè)自動(dòng)化的應(yīng)用,，2.工業(yè)自動(dòng)化為何使用機(jī)器視覺系統(tǒng),。

    一,、機(jī)器視覺于工業(yè)自動(dòng)化的應(yīng)用

    機(jī)器視覺長期以來用于工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，以通過取代傳統(tǒng)上的人工檢查來提高生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量,。從拾取和放置,、對(duì)象跟蹤到計(jì)量,、缺陷檢測等應(yīng)用，利用視覺數(shù)據(jù)可以通過提供簡單的通過失敗信息或閉環(huán)控制回路,，來提高整個(gè)系統(tǒng)的性能,。

    視覺的使用并不僅僅在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域;我們也看到了相機(jī)在日常生活中的大量應(yīng)用，例如用于計(jì)算機(jī),、移動(dòng)設(shè)備,，特別是在汽車中。攝像頭僅僅是在幾年前才被引入到汽車中,，但是現(xiàn)在汽車中已經(jīng)配備了大量攝像頭,，以為駕駛員提供完整的360°車輛視圖。

    但是談到機(jī)器視覺領(lǐng)域的最大技術(shù)進(jìn)步,，可能一直是處理能力,。隨著處理器性能每兩年翻一番，以及對(duì)多核CPU,、GPU和FPGA等并行處理技術(shù)的持續(xù)關(guān)注,，視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在可以將高度復(fù)雜的算法應(yīng)用于視覺數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建更智能的系統(tǒng),。

    處理技術(shù)的發(fā)展帶來了新機(jī)會(huì),，而不僅僅是更智能或更強(qiáng)大的算法。讓我們看看為制造機(jī)器增加視覺功能的應(yīng)用案例,。這些系統(tǒng)傳統(tǒng)上設(shè)計(jì)為形成協(xié)作分布式系統(tǒng)的智能子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),，該系統(tǒng)允許模塊化設(shè)計(jì)(見圖1)。

    圖1：智能子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),，其設(shè)計(jì)為構(gòu)成協(xié)作分布式控制系統(tǒng),。該系統(tǒng)允許模塊化設(shè)計(jì)，但采用這種以硬件為中心的方法可能導(dǎo)致性能瓶頸,。

    然而,，隨著系統(tǒng)性能的提高，采用這種以硬件為中心的方法可能遇到困難,，因?yàn)檫@些系統(tǒng)通常采用時(shí)間關(guān)鍵和非時(shí)間關(guān)鍵協(xié)議的混合來聯(lián)接,。通過各種通信協(xié)議將這些不同的系統(tǒng)聯(lián)接在一起，會(huì)導(dǎo)致延遲,、確定性和吞吐量方面出現(xiàn)瓶頸,。

    例如，如果設(shè)計(jì)者試圖利用這種分布式架構(gòu)開發(fā)應(yīng)用,，并且必須在視覺和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)之間保持緊密集成,，例如在視覺伺服中所需要的，那么可能遇到由于缺乏處理能力而帶來的主要性能挑戰(zhàn),。此外,，由于每個(gè)子系統(tǒng)都具有自己的控制器,，這實(shí)際上會(huì)降低處理效率。

    最后,，由于這種以硬件為中心的分布式方法,，設(shè)計(jì)人員不得不使用不同的設(shè)計(jì)工具來設(shè)計(jì)視覺系統(tǒng)中每個(gè)子系統(tǒng)的特定視覺軟件，以及用于運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)專用軟件等,。這對(duì)于規(guī)模較小的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)而言尤其具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)橐粋€(gè)小團(tuán)隊(duì)甚至是一名工程師,，需要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)中的許多部分,。

    二、工業(yè)自動(dòng)化為何使用機(jī)器視覺系統(tǒng)

    在工業(yè)自動(dòng)化控制中使用機(jī)器視覺系統(tǒng)有以下五個(gè)主要原因：

    精確性——由于人眼有物理?xiàng)l件的限制,，在精確性上機(jī)器有明顯的優(yōu)點(diǎn),。即使人眼依靠放大鏡或顯微鏡來檢測產(chǎn)品，機(jī)器仍然會(huì)更加精確,，因?yàn)樗木饶軌蜻_(dá)到千分之一英寸,。

    重復(fù)性——機(jī)器可以以相同的方法一次一次的完成檢測工作而不會(huì)感到疲倦。與此相反,，人眼每次檢測產(chǎn)品時(shí)都會(huì)有細(xì)微的不同,，即使產(chǎn)品時(shí)完全相同的。

    速度 ——機(jī)器能夠更快的檢測產(chǎn)品,。特別是當(dāng)檢測高速運(yùn)動(dòng)的物體時(shí),，比如說生產(chǎn)線上，機(jī)器能夠提高生產(chǎn)效率,。

    客觀性——人眼檢測還有一個(gè)致命的缺陷,，就是情緒帶來的主觀性，檢測結(jié)果會(huì)隨工人心情的好壞產(chǎn)生變化,，而機(jī)器沒有喜怒哀樂,，檢測的結(jié)果自然非常可觀可靠,。

    成本 ——由于機(jī)器比人快,，一臺(tái)自動(dòng)檢測機(jī)器能夠承擔(dān)好幾個(gè)人的任務(wù)。而且機(jī)器不需要停頓,、不會(huì)生病,、能夠連續(xù)工作，所以能夠極大的提高生產(chǎn)效率,。

    由于機(jī)器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息,，而且易于自動(dòng)處理，也易于同設(shè)計(jì)信息以及加工控制信息集成,，因此,，在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過程中,，人們將機(jī)器視覺系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域,。機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度,。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機(jī)器視覺來替代人工視覺;同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中,，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高,，用機(jī)器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。而且機(jī)器視覺易于實(shí)現(xiàn)信息集成,，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù),。