在現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中，涉及到各種各樣的測量、識別、分選和檢查。例如微小工件尺寸的精確測量，工件裝配的段差和間隙的測量，產(chǎn)品包裝上的條碼和字符識別等。它們可能具有以下一些特點(diǎn)：高速大批量檢測、檢測精度要求高、被測對象尺寸微小等。 在上述的這些情況下，利用人工無法連續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行檢測；另外，每個人的判斷標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一也導(dǎo)致檢測結(jié)果的不一致。這時，人們開始考慮把利用相機(jī)鏡頭來代替人類視覺并結(jié)合圖像處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)檢測，于是形成了一門新學(xué)科----機(jī)器視覺。 目前從視覺系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境分類，主要分為PC-BASED系統(tǒng)和PLC-BASED系統(tǒng)。前者是基于個人計算機(jī)的視覺系統(tǒng)，由光源、CCD或CMOS相機(jī)、圖像采集卡、圖像處理軟件以及一臺PC機(jī)構(gòu)成。軟件一般完全或部分由用戶直接開發(fā)，用戶可針對特定應(yīng)用開發(fā)適合自己的專用算法。 PLC-BASED系統(tǒng)（也稱視覺傳感器）是一種基于PLC的視覺系統(tǒng)，由光源、CCD/CMOS相機(jī)、圖像處理單元、監(jiān)視器構(gòu)成。圖像處理單元獨(dú)立出來，一般通過串/并行接口與PLC交換數(shù)據(jù)，用戶通過類似游戲手柄的裝置對顯示在監(jiān)視器中的菜單進(jìn)行配置，或在PC上開發(fā)軟件然后下載到系統(tǒng)中。此時，視覺系統(tǒng)的作用更像一個智能化的傳感器。 下面主要以在汽車行業(yè)應(yīng)用廣泛的OMRON公司的視覺傳感器為主，簡要介紹一下視覺檢測的基本原理以及目前在行業(yè)中的相關(guān)應(yīng)用案例。 視覺系統(tǒng)一般構(gòu)成如下圖： 系統(tǒng)檢測過程由以下幾步組成： 1、 相機(jī)將被攝取物體轉(zhuǎn)換成圖像信號，并傳送到專用的圖像處理單元 隔行掃描傳輸型攝像機(jī)的情況下，在傳輸1個畫面時，圖像信號將分開偶數(shù)半幀和奇數(shù)半幀輸出，然后將兩個半幀圖像合并后便是全幀圖像。 2、 圖像處理單元將圖像的像素分布、亮度和顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號 處理方法有2值化處理和濃淡處理。前者指將從攝像機(jī)讀入的256灰度的濃淡圖像轉(zhuǎn)換為白像素與黑像素（2值）后進(jìn)行處理的方式。白像素為測量對象；后者指對從攝像機(jī)讀入的256灰度的濃淡圖像直接進(jìn)行圖像處理的方式。 保持濃淡的模擬量部分與2值化處理相比，理論上能得到高精度的穩(wěn)定結(jié)果。 3、 圖像處理單元對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征 如：面積、長度、數(shù)量、位置等 4、 圖像處理單元根據(jù)用戶預(yù)設(shè)的判斷條件輸出結(jié)果 如：尺寸、角度、偏移、合格/不合格、有/無等 5、 上位機(jī)如PC或PLC實(shí)時獲得檢測結(jié)果后，指揮系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的控制動作 如：定位、分選。 在汽車行業(yè)針對不同的工藝情況，一般視覺系統(tǒng)都提供多種檢測方法，使用者可以根據(jù)需要選擇合適的檢測方法?；镜臋z測方法包括以下幾種：面積（檢測零件有無，密封膠涂層），缺陷（檢測注塑產(chǎn)品的缺陷和毛刺），重心和面積（機(jī)械手的定位），字符識別（檢測車身打刻號碼），邊緣間距（檢測傳送鏈的拉伸量），邊緣位置（檢測安裝螺栓的長度），灰度搜索（氣門鎖片壓裝檢測），分類（混線生產(chǎn)時的車型檢測）等等。 汽車行業(yè)近幾年在中國迅猛發(fā)展，國際知名公司紛紛在中國設(shè)立工廠。在提高就業(yè)率的同時，也將先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，嚴(yán)格的質(zhì)量控制觀念帶了進(jìn)來。以豐田公司的焊裝線為例就使用了10幾套OMRON公司的視覺傳感器，以這些傳感器為基礎(chǔ)建立起來的在線質(zhì)量檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時、100%的品質(zhì)監(jiān)管，減少了不可復(fù)原不良零件的數(shù)量，降低了成本；并通過存儲的數(shù)據(jù)，可以清晰地把握品質(zhì)變化的趨勢、預(yù)防大批量不良品的產(chǎn)生。 例如下圖對發(fā)動機(jī)艙在自動化焊接前的裝配定位檢查，左右共有8個裝配孔需要檢查（顏色相同為左右對稱）。該系統(tǒng)使用4臺F160視覺控制器連接8個相機(jī)，利用觸摸屏顯示實(shí)時數(shù)據(jù)。 視覺傳感器不僅僅在質(zhì)量監(jiān)控方面起著舉足輕重的地位，在設(shè)備的預(yù)防保全方面同樣也有用武之地。例如在涂裝/總裝使用的輸送鏈，經(jīng)常因?yàn)殒湕l的疲勞老化斷裂而產(chǎn)生斷鏈的故障，并且修復(fù)時間長嚴(yán)重影響生產(chǎn)。如果能對鏈條的拉伸變化量進(jìn)行測量，就可以在疲勞斷裂前進(jìn)行更換，從而減少停機(jī)時間，降低成本；而視覺傳感器正可以做到這一點(diǎn)！同時傳感器的高速計測可以在輸送鏈運(yùn)行時作檢測，根據(jù)存儲的數(shù)據(jù)（OMRON視覺傳感器F160視野為150mm的場合精度為0.3mm），維修人員作出保養(yǎng)維護(hù)計劃。 可見在汽車的四大生產(chǎn)工藝沖壓/焊裝/涂裝/總裝的生產(chǎn)線上大量的視覺裝置已經(jīng)逐步應(yīng)用起來。以前人們對視覺傳感器有一種恐懼心理，認(rèn)為其操作復(fù)雜，設(shè)定繁瑣；其實(shí)現(xiàn)在廠商使用的都是菜單化操作，并將頻繁使用的操作轉(zhuǎn)化為控制器上的特定按鈕，單觸發(fā)就可以完成菜單的轉(zhuǎn)換。 隨著汽車行業(yè)的競爭加劇，各廠家對產(chǎn)品的品質(zhì)要求會更高，可以預(yù)見今后的機(jī)器視覺在汽車行業(yè)在線品質(zhì)檢查中將占據(jù)主流！