工业4.0的兴起,信息化技术的浪潮加速了制造产业的变革步伐,人类视觉已经无法满足现代企业高速发展的需求,因此,高精度、高效率且成本更低的制造需求,促使企业走向智能化和自动化的方向。机器视觉是实现工业自动化强有力的工具,与人类视觉相比,机器视觉的可靠性更高,客观性更强,持续工作时间越长。
传统的生产线,是单纯地依靠人类肉眼视觉,对生产的过程进行识别检测,毕竟人的精力有限,检测的速度慢,准确度也低。同时人眼仅能感知可见光波段,获取信息有限。如果到了高温、寒冷、狭窄或者高空等极端的场景下,人类的视觉检测就没办法用了。所以,高效准确、灵活稳定、信息丰富、应用广泛的机器视觉开始逐渐代替人类视觉,带领生产制造业走向提速增效的发展之路。
机器视觉常常用来检测人眼难以识别的问题,比如物体的微小缺陷及形变、高压电缆的放电检测、不透明包装的产品填充检查等等。一套机器视觉系统一般包含光源、镜头、工业相机、机器视觉软件等软硬件产品,工业相机在合适的光照下采集被测物的图像,再由机器视觉视觉软件对图像进行数字化分析及处理。在机器视觉中,相机快门时间可达微秒级,还能够感知紫外到红外的宽波段范围光谱,且机器视觉产品有宽温、抗振等不同性能可以选择,适应性强,因此,相较于人类视觉,机器视觉成本更低,且更加高效稳定,应用广泛。
机器视觉和人类视觉的差别:
1、观测精度
人类视觉:人类手工操作无法达到高精度要求。
机器视觉:识别精度和抓取精度均高于人类操作精度,可精准地控制位移量。
2、彩色识别能力
人类视觉:对色彩的分辨能力强,但容易受人的心理影响,不能量化
机器视觉:受硬件条件的制约,目前一般的图像采集系统对色彩的分辨能力较差,但具有可量化的优点
3、灰度分辨力
人类视觉:差,一般只能分辨64个灰度级
机器视觉:强,目前一般使用256灰度级,采集系统可具有10bit、12bit、16bit等灰度级
4、空间分辨力
人类视觉:分辨率较差,不能观看微小的目标
机器视觉:目前有4K×4K的面阵相机和8K的线阵相机,通过备置各种光学镜头,可观测小到微米大到天体的目标
5、速度
人类视觉:人眼无法看清快速运动的目标
机器视觉:快门时间可达到10μs左右,高速像机帧率可达到1000fps以上,处理器的速度越来越快
6、感光范围
人类视觉:400nm-750nm范围的可见光
机器视觉:从紫外到红外的较宽光谱范围,另有X光等特殊相机
7、智能化
人类视觉:可对工件进行理性分析,对工件的具体详细情况进行分析,得到一定规律。
机器视觉:可以利用人工智能技术,但不够智能,通过多次学习识别结果进行分析,按照人类设定思路进行。
8、环境要求
人类视觉:对环境温度、湿度的适应性差,另外有许多场合对人有损害
机器视觉:对环境适应性强,另外可加防护装置
9、环境适应
人类视觉:人类在长期恶劣的环境中工作(比如激光环境等)对身体健康有很大的影响。
机器视觉:可以长期总恶劣的工作环境中替代人工的位置。