機(jī)器視覺(jué)在工業(yè)生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)與限制

伴隨著工業(yè)發(fā)展進(jìn)程及工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，機(jī)器智能化也逐漸成為現(xiàn)實(shí)。特別是近期工業(yè)自動(dòng)化中機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展，視覺(jué)技術(shù)的不斷更新迭代，使得其在智能制造中的地位也是日漸突顯，也推動(dòng)了工業(yè)自動(dòng)化、人工智能、智能制造等行業(yè)的進(jìn)步，為各個(gè)領(lǐng)域都帶來(lái)更強(qiáng)勁的發(fā)展動(dòng)力。

機(jī)器視覺(jué)發(fā)展到今天已經(jīng)有二十多年的歷史了，它實(shí)質(zhì)上是計(jì)算機(jī)學(xué)科中一個(gè)重要的分支。在起初的20世紀(jì)50年代，研究的是簡(jiǎn)單的二維圖像統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別；到了60年代，則開(kāi)始研究三維機(jī)器視覺(jué)；70年代中期到80年代初期，機(jī)器視覺(jué)開(kāi)始在全球范圍內(nèi)大范圍開(kāi)啟研究，同時(shí)MIT人工智能實(shí)驗(yàn)室開(kāi)啟“機(jī)器視覺(jué)”課程，機(jī)器視覺(jué)在這個(gè)時(shí)期得到了蓬勃的發(fā)展。

其快速成長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)條件

首先在于其可實(shí)現(xiàn)可靠性更高的產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)及實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效的避免了人工檢測(cè)過(guò)程中的主觀性和個(gè)體差異；

檢測(cè)精度可達(dá)到亞微米級(jí)別，突破了人眼的物理限制，在全生命產(chǎn)品周期內(nèi)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行外形、標(biāo)簽、完整度等方面的缺陷檢測(cè)；

數(shù)字圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法不斷優(yōu)化，在軟件系統(tǒng)層面上提供更廣泛及高效的檢測(cè)功能，補(bǔ)充機(jī)器視覺(jué)硬件系統(tǒng)的檢測(cè)能力；

避免檢測(cè)人員與被檢測(cè)物件直接接觸，防止物件被人為損壞，避免了檢測(cè)系統(tǒng)機(jī)械部件的消耗程度以及維護(hù)成本；防止物件免受污染；

使用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的機(jī)器人或者機(jī)械臂可以根據(jù)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)提供的位置和方向信息，對(duì)工件進(jìn)行智能抓取，廣泛應(yīng)用于食品，醫(yī)療制藥和包裝等行業(yè)，拓展了生產(chǎn)制造的柔性；

在安全上減少人在現(xiàn)場(chǎng)操作的時(shí)間，有效的避免了操作人員的聽(tīng)力損害、身體機(jī)能下降等情況，保證了操作人員人身。

目前技術(shù)所帶來(lái)的局限性

但就其目前的整體技術(shù)水平，還是存在一些問(wèn)題，將來(lái)有望一一解決。首先其容易受到環(huán)境光源的約束：不同的光源將造成不同的成像質(zhì)量和效果，直接干擾檢測(cè)算法的檢測(cè)，可能造成產(chǎn)品的誤判；單一的視覺(jué)引導(dǎo)技術(shù)不能保證路徑中障礙物檢測(cè)的精度，決策控制層往往需要融合多種傳感器采集的信息。

受到硬件設(shè)備性能的限制：攝像頭的鏡頭畸變矯正、標(biāo)定差異性、視角范圍有限；安裝條件及場(chǎng)地限制，對(duì)傳感器融合方案的要求；每個(gè)像素的暗電流不同，對(duì)光子響應(yīng)不一致，會(huì)造成攝像機(jī)中空間及模式噪聲；CCD線陣相機(jī)的參數(shù)設(shè)置的局限性。

受到端上計(jì)算資源的限制：工業(yè)產(chǎn)品大規(guī)模復(fù)雜的模型架構(gòu)需要依賴(lài)強(qiáng)大計(jì)算能力，當(dāng)設(shè)備終端上內(nèi)存難以滿(mǎn)足時(shí)需要采用模型云端離線訓(xùn)練再部署到設(shè)備終端；圖像數(shù)據(jù)傳輸時(shí)仍需要對(duì)特定的任務(wù)目標(biāo)進(jìn)行模型的參數(shù)調(diào)整、優(yōu)化，會(huì)產(chǎn)生額外的工程開(kāi)銷(xiāo)，且實(shí)時(shí)性較差。

受到檢測(cè)對(duì)象多樣性的限制：物體表面缺陷種類(lèi)繁多、缺陷產(chǎn)生機(jī)理不明、缺陷描述不充分；機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)難以從數(shù)據(jù)中提取特征。

受到成本和收益經(jīng)濟(jì)性的限制：視覺(jué)傳感器等工業(yè)相機(jī)核心零部件和底層視覺(jué)軟件的開(kāi)發(fā)需較大投入成本。