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    機(jī)器視覺技術(shù)的未來應(yīng)用領(lǐng)域：3D，機(jī)器視覺，機(jī)器人，汽車行業(yè)，運(yùn)動(dòng)控制等。

    在2015年年初美國舉辦的A3（自行化推進(jìn)協(xié)會(huì)）商務(wù)論壇上，來自福特汽車公司和通用汽車公司的工程師們分享了各自關(guān)于設(shè)備視覺技術(shù)的發(fā)展愿景，他們認(rèn)為目前廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)的設(shè)備視覺軟件仍然存有著機(jī)遇和挑戰(zhàn)。A3代表著自行化推進(jìn)協(xié)會(huì)，它包括了如下組織：設(shè)備人工業(yè)協(xié)會(huì)（RIA）、運(yùn)動(dòng)控制協(xié)會(huì)（MCA）及其自行化圖像處理協(xié)會(huì)（AIA）。

    福特公司動(dòng)力傳動(dòng)部門先進(jìn)生產(chǎn)工程組的技術(shù)專家FrankMaslar，分析了汽車行業(yè)對(duì)于設(shè)備視覺參數(shù)及其性能的特殊要求。汽車組裝過程的特性包括：在全部方位（重復(fù)和相似的部件、表面的差別）誤差小于5mm，部件在工作站停留20到30秒，生產(chǎn)線24/7運(yùn)行。由于在汽車組裝生產(chǎn)線，每分鐘的關(guān)機(jī)會(huì)造成上萬美元的損失，因此利于從設(shè)備視覺故障中恢復(fù)對(duì)生產(chǎn)商來說十分重要。視覺被定義為標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)線的一部分。要是設(shè)備視覺故障，生產(chǎn)線便會(huì)停止。任何視覺軟件都應(yīng)遵循六西格瑪品質(zhì)管理標(biāo)準(zhǔn)，即每百萬最多有3個(gè)不合格商品。

    來自通用汽車公司動(dòng)力傳動(dòng)生產(chǎn)工程的首席工程師、認(rèn)證高級(jí)視覺專家StephenJones認(rèn)為，藝術(shù)和科學(xué)不是一回事。實(shí)施設(shè)備視覺軟件必須科學(xué)，也應(yīng)該依照科學(xué)的、而不是藝術(shù)的態(tài)度來對(duì)待。應(yīng)提前制定規(guī)則，量化結(jié)果。

    有時(shí)候，設(shè)備視覺應(yīng)用的開發(fā)是一個(gè)迭代的過程，但并不是全部的情況全是這樣。視覺檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn)廠家，必須做足準(zhǔn)備，充分理解部件設(shè)計(jì)性能和實(shí)際性能之間的變動(dòng)。此外，也必須具有足夠?qū)I(yè)知識(shí)的應(yīng)用專家和更好的工具來應(yīng)對(duì)。例如，要是一個(gè)部件是潮濕的，那在視覺表現(xiàn)上可能就有十分大的差距。

    當(dāng)采用LED光條用于設(shè)備視覺時(shí)，要是可以以文件的形式供應(yīng)波長(zhǎng)、光強(qiáng)、在整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域燈源的一致性及其由于距離而造成的衰減等信息內(nèi)容，無疑是十分有幫助的。最近檢查的商品中，半數(shù)沒有量化燈源輸出。沒有這樣的外形尺寸書，就沒有辦法十分確定地回答是不是可以使用某種特定的燈源作為替代。

    “要是生產(chǎn)線的配置更改，相機(jī)將不得不向后移動(dòng)8英寸，這將會(huì)有哪些影響？”Jones說道，“要是沒有燈源強(qiáng)度信息內(nèi)容，我們無從知道?！北粰z測(cè)物品的表面差別對(duì)于金屬表面，其反射特性對(duì)設(shè)備視覺品質(zhì)的影響十分大。隨著切削工具路徑和深度的不同而有非常大的變化。根據(jù)不同的表面情況，當(dāng)同樣的部件旋轉(zhuǎn)45度時(shí)，在相機(jī)中采集的結(jié)果可能是完美的，也可以是糟糕透頂。問題是，“給定差別，我們?nèi)绾谓o出解決方案？”Jones問道。

    Jones展示了不同的圖片，1張發(fā)灰，1張發(fā)亮，放到同樣的傳送臺(tái)上，但是曝光時(shí)間增長(zhǎng)，并問道，“要是第1張的品質(zhì)較差，那第二張是不是可以接受？利用多個(gè)部件，是不是可以將多個(gè)圖片整合起來？這些選項(xiàng)并不是那么容易配置的?！睂?duì)于集成了處理器、鏡頭的智能相機(jī)，在光線不是最合適的情況下，必須在軟件上下足功夫，以便從6個(gè)圖片中獲得最合適的圖片，Jones建議道。

    當(dāng)采購相機(jī)時(shí)，也許能夠獲得或猜測(cè)目前應(yīng)用或?qū)響?yīng)用的光線特性。一旦選定智能相機(jī)，可能很難去適應(yīng)未來的變化更優(yōu)的資源分配汽車工業(yè)的時(shí)間周期與許多其它工業(yè)的不同。更長(zhǎng)的時(shí)間周期意味著過程資源經(jīng)常是空閑的。將來，150GigE相機(jī)可以連接在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，利用可編程邏輯控制器（PLC）來觸發(fā)要求。計(jì)算能力可以分布在位于一個(gè)軟件開發(fā)環(huán)境下的多核處理器中，每個(gè)工作站都有可用的工具。

    利用視覺傳感器的數(shù)據(jù)融合，而以前每種數(shù)據(jù)種類通常情況下只在其原始環(huán)境中使用專門為這種環(huán)境而開發(fā)的工具進(jìn)行處理。

    Maslar展望了3D數(shù)據(jù)的可視化進(jìn)展。目前，我們通常采用2D圖像來顯示3D數(shù)據(jù)。軟件必須在3D空間內(nèi)工作，利用數(shù)據(jù)展示實(shí)體模型，實(shí)現(xiàn)縮放或旋轉(zhuǎn)功能。3D視覺數(shù)據(jù)尚不能供應(yīng)這些功能；還必須3D邊緣處理工具，及其3D環(huán)境下所需的其它復(fù)雜的視覺工具。

    目前，有一種3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)（PointCloud），它是將掃描資料以點(diǎn)的形式記錄，每一個(gè)點(diǎn)包含有三維坐標(biāo)，有些可能含有顏色信息內(nèi)容（RGB）或反射強(qiáng)度信息內(nèi)容（Intensity）。點(diǎn)云數(shù)據(jù)除了具有幾何位置以外，有的還有顏色信息內(nèi)容。顏色信息內(nèi)容通常是通過相機(jī)獲取彩色影像，隨后將對(duì)應(yīng)位置的像素的顏色信息內(nèi)容（RGB）賦予點(diǎn)云中對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。它可以將部件的材質(zhì)和顏色等一對(duì)一的展示在統(tǒng)一的工作空間內(nèi)。它更直觀、易用，可以對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。

    3D設(shè)備人導(dǎo)航軟件已經(jīng)出現(xiàn)10年了，但是仍然復(fù)雜得難以應(yīng)用。在設(shè)備視覺軟件和設(shè)備人控制器之間應(yīng)該有一種標(biāo)準(zhǔn)——即插即用，Maslar建議。

    3D設(shè)備人導(dǎo)航應(yīng)充分利用視覺軟件的離線編程優(yōu)點(diǎn)。視覺軟件的應(yīng)用程序編程應(yīng)利用可視化工具。部件的實(shí)體模型應(yīng)包括表面材質(zhì)及其供應(yīng)設(shè)備圖像展現(xiàn)的形式。

    視覺軟件離線編程應(yīng)該將在任何部件連接起來之前，通過虛擬的方式完成。設(shè)備人工作單元的故障恢復(fù)，應(yīng)利用嵌入式故障恢復(fù)提示來圖形化顯示故障，從而充分利用仿真環(huán)境。

    “今天，大部分與設(shè)備人的交互，全是通過基于文本的交互裝置完成。我們應(yīng)該將仿真裝置引入到工廠車間，充分利用虛擬工具。故障恢復(fù)可以采用虛擬化的方式執(zhí)行，以便減少設(shè)備人動(dòng)作中的風(fēng)險(xiǎn)?！盡aslar補(bǔ)充道。