?視覺(jué)檢測(cè)機(jī)器是一種利用光學(xué)成像系統(tǒng)和圖像處理技術(shù)，對(duì)物體的外觀、尺寸、形狀、位置等特征進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和分析，以判斷物體是否符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。它通過(guò)模擬人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)的功能，能夠快速、準(zhǔn)確地獲取和處理大量的視覺(jué)信息，廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、電子、汽車(chē)、食品、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域，用于產(chǎn)品質(zhì)量控制、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、自動(dòng)化裝配等多個(gè)環(huán)節(jié)。
圖像采集原理
光源照明：合適的光源是視覺(jué)檢測(cè)的基礎(chǔ)。光源的類(lèi)型（如 LED、熒光燈等）、顏色（白光、紅光、藍(lán)光等）、角度和強(qiáng)度都會(huì)影響圖像的質(zhì)量。例如，在檢測(cè)物體表面的劃痕時(shí)，使用低角度、高亮度的白色光源可以使劃痕產(chǎn)生明顯的陰影，從而更容易被檢測(cè)到。
光學(xué)系統(tǒng)成像：光學(xué)系統(tǒng)包括鏡頭和相機(jī)。鏡頭負(fù)責(zé)將物體的反射光聚焦到相機(jī)的傳感器上，其焦距、光圈等參數(shù)需要根據(jù)檢測(cè)物體的大小、距離和所需的視野范圍來(lái)選擇。相機(jī)則將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號(hào)。相機(jī)的分辨率（像素?cái)?shù)量）決定了圖像的清晰度，高分辨率相機(jī)可以捕捉到更精細(xì)的物體細(xì)節(jié)，如電子產(chǎn)品微小元件上的缺陷。
圖像采集卡（如果有）：在一些高精度的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)中，圖像采集卡用于將相機(jī)傳來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并傳輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。它可以控制圖像的采集頻率、觸發(fā)方式等，以確保采集到的圖像滿足檢測(cè)要求。
圖像處理原理
圖像預(yù)處理：
灰度化處理：如果采集到的是彩色圖像，將其轉(zhuǎn)換為灰度圖像可以簡(jiǎn)化后續(xù)的處理過(guò)程。灰度化是根據(jù)彩色圖像中紅、綠、藍(lán)三個(gè)通道的亮度值，通過(guò)特定的算法（如加權(quán)平均法）計(jì)算出每個(gè)像素的灰度值。
濾波處理：為了去除圖像中的噪聲，會(huì)采用濾波技術(shù)。例如，中值濾波可以有效地去除椒鹽噪聲，通過(guò)將每個(gè)像素的值替換為其鄰域像素值的中值，使圖像變得更加平滑。高斯濾波則適用于去除高斯噪聲，它是基于高斯函數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行加權(quán)平均處理。
圖像增強(qiáng)：通過(guò)調(diào)整圖像的對(duì)比度、亮度等參數(shù)來(lái)增強(qiáng)圖像中的有用信息。例如，直方圖均衡化可以擴(kuò)展圖像的灰度范圍，使圖像的對(duì)比度得到增強(qiáng)，從而更容易分辨物體的特征。
特征提?。?br>邊緣檢測(cè)：用于檢測(cè)物體的輪廓。常用的邊緣檢測(cè)算法有 Sobel 算子、Canny 算子等。這些算法通過(guò)計(jì)算圖像中像素灰度值的變化率來(lái)確定邊緣的位置。例如，在檢測(cè)機(jī)械零件的形狀是否符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，邊緣檢測(cè)可以準(zhǔn)確地獲取零件的輪廓信息，然后與標(biāo)準(zhǔn)輪廓進(jìn)行對(duì)比。
形狀特征提取：包括提取物體的幾何形狀特征，如面積、周長(zhǎng)、圓形度、矩形度等。這些特征可以幫助判斷物體的形狀是否正確。例如，在檢測(cè)食品包裝的形狀是否規(guī)整時(shí)，計(jì)算包裝的圓形度（接近 1 表示形狀接近圓形）或矩形度（接近 1 表示形狀接近矩形）來(lái)判斷是否存在包裝變形的情況。
紋理特征提取：對(duì)于具有紋理的物體，如紡織品、木材等，可以提取紋理特征來(lái)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。紋理特征包括粗糙度、方向性、周期性等。例如，在檢測(cè)紡織品的質(zhì)量時(shí)，通過(guò)分析紋理的周期性可以判斷是否存在織造缺陷。
目標(biāo)識(shí)別與定位：
模板匹配：將待檢測(cè)物體的圖像與預(yù)先存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)模板圖像進(jìn)行匹配。通過(guò)計(jì)算兩者之間的相似度（如歸一化互相關(guān)系數(shù)）來(lái)確定物體是否符合標(biāo)準(zhǔn)以及其在圖像中的位置。這種方法適用于檢測(cè)形狀和圖案相對(duì)固定的物體，如電子元件上的標(biāo)識(shí)圖案。
機(jī)器學(xué)習(xí)算法（如深度學(xué)習(xí)）：在復(fù)雜的檢測(cè)場(chǎng)景中，深度學(xué)習(xí)算法如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）被廣泛應(yīng)用。通過(guò)大量的標(biāo)注數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練，模型可以自動(dòng)學(xué)習(xí)物體的特征，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別和定位。例如，在檢測(cè)產(chǎn)品表面的多種復(fù)雜缺陷（如劃痕、污漬、裂紋等）時(shí)，深度學(xué)習(xí)模型可以準(zhǔn)確地識(shí)別出缺陷的類(lèi)型和位置。
圖像分析與決策原理
尺寸測(cè)量：通過(guò)圖像中的像素尺寸與實(shí)際物理尺寸的比例關(guān)系，對(duì)物體的長(zhǎng)度、寬度、高度、直徑等尺寸進(jìn)行測(cè)量。例如，在檢測(cè)汽車(chē)零部件的尺寸是否合格時(shí)，視覺(jué)檢測(cè)機(jī)器可以精確地測(cè)量零件的各個(gè)關(guān)鍵尺寸，并與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，判斷是否符合要求。
缺陷檢測(cè)與分類(lèi)：根據(jù)提取的特征和預(yù)設(shè)的規(guī)則或模型，對(duì)物體的缺陷進(jìn)行檢測(cè)和分類(lèi)。例如，在檢測(cè)電子產(chǎn)品的屏幕質(zhì)量時(shí)，可以檢測(cè)出像素點(diǎn)缺陷、劃痕、黑斑等不同類(lèi)型的缺陷，并根據(jù)缺陷的嚴(yán)重程度進(jìn)行分類(lèi)，如分為輕微缺陷、中度缺陷和嚴(yán)重缺陷。
裝配驗(yàn)證：在產(chǎn)品裝配過(guò)程中，視覺(jué)檢測(cè)機(jī)器可以檢查零件是否正確裝配。例如，通過(guò)檢測(cè)零件之間的相對(duì)位置、角度關(guān)系等，判斷裝配是否符合設(shè)計(jì)要求。如果發(fā)現(xiàn)裝配錯(cuò)誤，可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)，以便進(jìn)行糾正。
結(jié)果輸出與反饋：視覺(jué)檢測(cè)機(jī)器將檢測(cè)結(jié)果以數(shù)字信號(hào)或圖形化界面的形式輸出。例如，將合格產(chǎn)品和不合格產(chǎn)品進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，在顯示屏上顯示檢測(cè)結(jié)果報(bào)表，同時(shí)可以將檢測(cè)結(jié)果反饋給生產(chǎn)控制系統(tǒng)，以便對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調(diào)整，如當(dāng)不合格產(chǎn)品數(shù)量超過(guò)一定閾值時(shí)，自動(dòng)停止生產(chǎn)線進(jìn)行調(diào)整。