工业机器人视觉系统组成及介绍PPT课件
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机器人视觉系统介绍
机器人视觉（Robot Vision）简介机器视觉系统的组成机器视觉系统是指用计算机来实现人的视觉功能，也就是用计算机来实现对客观的三维世界的识别。
按现在的理解，人类视觉系统的感受部分是视网膜，它是一个三维采样系统。
三维物体的可见部分投影到网膜上，人们按照投影到视网膜上的二维的像来对该物体进行三维理解。
所谓三维理解是指对被观察对象的形状、尺寸、离开观察点的距离、质地和运动特征（方向和速度）等的理解。
机器视觉系统的输入装置可以是摄像机、转鼓等，它们都把三维的影像作为输入源，即输入计算机的就是三维管观世界的二维投影。
如果把三维客观世界到二维投影像看作是一种正变换的话，则机器视觉系统所要做的是从这种二维投影图像到三维客观世界的逆变换，也就是根据这种二维投影图像去重建三维的客观世界。
机器视觉系统主要由三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。
将近80%的工业视觉系统主要用在检测方面，包括用于提高生产效率、控制生产过程中的产品质量、采集产品数据等。
产品的分类和选择也集成于检测功能中。
下面通过一个用于生产线上的单摄像机视觉系统，说明系统的组成及功能。
视觉系统检测生产线上的产品，决定产品是否符合质量要求，并根据结果，产生相应的信号输入上位机。
图像获取设备包括光源、摄像机等；图像处理设备包括相应的软件和硬件系统；输出设备是与制造过程相连的有关系统，包括过程控制器和报警装置等。
数据传输到计算机，进行分析和产品控制，若发现不合格品，则报警器告警，并将其排除出生产线。
机器视觉的结果是CAQ系统的质量信息来源，也可以和CIMS其它系统集成。
图像的获取图像的获取实际上是将被测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的一系列数据，它主要由三部分组成：＊照明＊图像聚焦形成＊图像确定和形成摄像机输出信号1、照明照明和影响机器视觉系统输入的重要因素，因为它直接影响输入数据的质量和至少3 0%的应用效果。
由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要选择相应的照明装置，以达到最佳效果。
工业机器人的组成PPT课件
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四、传感部分 2. 机器人-环境交互系统
• 机器人-环境交互系统实现工业机器人与外部环境中 的设备相互联系和协调的系统。
• 工业机器人与外部设备集成为一个功能单元, 如加工制造 单元、多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装 置等集成为一个去执行 复杂任务的功能单元。
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用途
机器人的精确控制
检测的信息
位置、角度、速度、加速度、姿 态、方向等
内部传感器
所用传感器
微动开关、光电开关、差动变压 器、编码器、电位计、旋转变压 器、测速发电机、加速度计、陀 螺、倾角传感器、力（或力矩） 传感器
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用途
了解在工件、环境或机器人在环境中的状态、 对工件的灵活、有效的操作
• 伺服控制器控制各个关节的驱动器。
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四、传感部分 1. 感受系统
• 感受系统包括内部检测系统与外部检测系统两部分。
• 内部检测系统的作用就是通过各种检测器，检测执行机构的运动境况，根 据需要反馈给控制系统，与设定值进行比较后对执行机构进行调整以保证 其动作符合设计要求。
• 外部检测系统检测机器人所处环境、外部 物体状态或机器人与外部物体的关系。
工业机器人的组成
Hale Waihona Puke 主要内容• 系统组成 • 机械部分 • 控制部分 • 传感部分
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一、系统组成
• 工业机器人由国际标准化组织正式定义为“自动控制的可重复编程的多功 能机械手”。
• 根据系统结构特点，工业机器人由三大部分6个子系统组成。
工业机器人课件-工业机器人的基本组成
腕部：是连接手部和手臂的部件，用以调整手部 的姿态和方位。
手臂：是支承手腕和手部的部件，由动力关节和 连杆组成，用以承受工件或工具的负荷，改变工 件或工具的空间位置，并将它们送至预定的位置
腰部：连接臂和基座的部件，通常是回转部件， 腰部的回转运动再加上臀部的平面运动，既能使 胸部作空间运动。腰部是执行机构的关键部件， 它的创造误差、运动精度和平稳性，影响机器人 的定位精度。
其它手部:
工业机器人腕部结构
➢腕部影响手部的姿态（方位）
工业机器人臂部结构
➢臂部确定手部的位置
(2) 驱动系统。驱动系统是按照控制系统发来 的控制指令进行信息放大，驱动执行机构运 动的传动装置，相当于人的肌肉、筋络。常 用的有液压、气压、电气驱动形式。
电动驱动器类型和特点
电动驱动器的能源简单，速度变化范围大，效率高，转动惯性小，速度和 位置精度都很高，但它们多与减速装置相联，直接驱动比较困难。
交流伺服电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据 反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度 决定于编码器的精度（线数）。
交流伺服电机
驱动放大器
(3) 控制系统。控制系统是机器人的大脑和小脑，支配着机 器人按规定的程序运动，并记忆人们给予的指令信息(如动 作顺序、运动轨迹、运动速度等)，同时按其控制系统的信 息对执行机构发出执行指令。
是根据程序和反馈信息 控制机器人动作的中心。分 为开环系统和闭环系统。
(4) 感知系统
感知系统通过力、位置、触觉、视觉等传感器检测 机器人的运动位置和工作状态，并随时反馈给控制 系统，以便使执行机构以一定的精度达到设定的位 置。相当于人的感官和神经。
控制系统
内部传感器（位形检测）
手臂：是支承手腕和手部的部件，由动力关节和 连杆组成，用以承受工件或工具的负荷，改变工 件或工具的空间位置，并将它们送至预定的位置
腰部：连接臂和基座的部件，通常是回转部件， 腰部的回转运动再加上臀部的平面运动，既能使 胸部作空间运动。腰部是执行机构的关键部件， 它的创造误差、运动精度和平稳性，影响机器人 的定位精度。
其它手部:
工业机器人腕部结构
➢腕部影响手部的姿态（方位）
工业机器人臂部结构
➢臂部确定手部的位置
(2) 驱动系统。驱动系统是按照控制系统发来 的控制指令进行信息放大，驱动执行机构运 动的传动装置，相当于人的肌肉、筋络。常 用的有液压、气压、电气驱动形式。
电动驱动器类型和特点
电动驱动器的能源简单，速度变化范围大，效率高，转动惯性小，速度和 位置精度都很高，但它们多与减速装置相联，直接驱动比较困难。
交流伺服电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据 反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度 决定于编码器的精度（线数）。
交流伺服电机
驱动放大器
(3) 控制系统。控制系统是机器人的大脑和小脑，支配着机 器人按规定的程序运动，并记忆人们给予的指令信息(如动 作顺序、运动轨迹、运动速度等)，同时按其控制系统的信 息对执行机构发出执行指令。
是根据程序和反馈信息 控制机器人动作的中心。分 为开环系统和闭环系统。
(4) 感知系统
感知系统通过力、位置、触觉、视觉等传感器检测 机器人的运动位置和工作状态，并随时反馈给控制 系统，以便使执行机构以一定的精度达到设定的位 置。相当于人的感官和神经。
控制系统
内部传感器（位形检测）
工业机器人视觉系统组成及介绍模板PPT课件
2.工业相机输出的是裸数据(raw data)，其光谱范围也往往 比较宽，比较适合进行高质量的图像处理算法，例如机器 视觉(Machine Vision)应用。而普通相机拍摄的图片，其光 谱范围只适合人眼视觉，并且经过了mjpeg压缩，图像质 量较差，不利于分析处理。
3.工业相机(Industrial Camera)相对普通相机(DSC)来说价 格较贵。
F接口镜头是尼康镜头的接口标准，所以又称尼康口，也是工业摄 像机中常用的类型，一般摄像机靶面大于1英寸时需用F口的镜头。
V接口镜头是著名的专业镜头品牌施奈德镜头所主要使用的标准， 一般也用于摄像机靶面较大或特殊用途的镜头。
9.触发方式（对于同步非常重要！）：硬触发（控制高低电平来进行 快门曝光的控制），软触发（通过软件主动查询信号或仪器当前状态， 符合条件则控制系统采集信号，精度不如硬触发）。
CCD & CMOS靶面大小
CCD & CMOS靶面 越大，则对应的视 野角越大。
4.工业相机与普通相机的区别
1.工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实 不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，一 般的数码相机是做不到这些的。
镜头和摄像机之间的接口有许多不同的类型，工业摄像机常用的包 括C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、徕卡接口、M42接 口、M50接口等。接口类型的不同和镜头性能及质量并无直接关系， 只是接口方式的不同，一般可以也找到各种常用接口之间的转接口。
C接口和CS接口是工业摄像机最常见的国际标准接口，为1英寸－ 32UN英制螺纹连接口，C型接口和CS型接口的螺纹连接是一样的， 区别在于C型接口的后截距为17.5mm，CS型接口的后截距为 12.5mm。所以CS型接口的摄像机可以和C口及CS口的镜头连接使 用，只是使用CS口镜头时需要加一个5mm的接圈；C型接口的摄像 机不能用CS口的镜头。
3.工业相机(Industrial Camera)相对普通相机(DSC)来说价 格较贵。
F接口镜头是尼康镜头的接口标准，所以又称尼康口，也是工业摄 像机中常用的类型，一般摄像机靶面大于1英寸时需用F口的镜头。
V接口镜头是著名的专业镜头品牌施奈德镜头所主要使用的标准， 一般也用于摄像机靶面较大或特殊用途的镜头。
9.触发方式（对于同步非常重要！）：硬触发（控制高低电平来进行 快门曝光的控制），软触发（通过软件主动查询信号或仪器当前状态， 符合条件则控制系统采集信号，精度不如硬触发）。
CCD & CMOS靶面大小
CCD & CMOS靶面 越大，则对应的视 野角越大。
4.工业相机与普通相机的区别
1.工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实 不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，一 般的数码相机是做不到这些的。
镜头和摄像机之间的接口有许多不同的类型，工业摄像机常用的包 括C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、徕卡接口、M42接 口、M50接口等。接口类型的不同和镜头性能及质量并无直接关系， 只是接口方式的不同，一般可以也找到各种常用接口之间的转接口。
C接口和CS接口是工业摄像机最常见的国际标准接口，为1英寸－ 32UN英制螺纹连接口，C型接口和CS型接口的螺纹连接是一样的， 区别在于C型接口的后截距为17.5mm，CS型接口的后截距为 12.5mm。所以CS型接口的摄像机可以和C口及CS口的镜头连接使 用，只是使用CS口镜头时需要加一个5mm的接圈；C型接口的摄像 机不能用CS口的镜头。
机器视觉应用--ppt课件
采用视觉系统可以节省人工成本及工装夹具的成本。在大量人工操作及多工装夹具的应用场景有更高的经济性。
机器人应用介绍
视觉＋机器人常见应用
单相机位置修正
通过单相机的视觉系统对目标对象进行图像分析，给出位置坐标。机器人通过位置坐标修正当前动作姿态，调整抓取位置。
相机
通用机器人
定位对象
ViTEX视觉控制器
机器人应用介绍
工作距离
工作距离估算＝（视野宽度／２）／ｔａｎ（视场角／２）
举例： 视野：８０ｘ６０ｍｍ 相机感光芯片：１／１.８“ 镜头：１６ｍｍ 视场角：１８.６８度 工作距离估算：（６０／２）／ｔａｎ（１８.６８／２）＝１８２.４ｍｍ
视觉系统选型
视觉系统光源选型
环形光
条形光
背光
线性光
同轴光
通用外观检测
矩形或较大物体外观检测
机器人应用介绍
视觉＋机器人应用的优点
更高精度
通过视觉的定位可以实现比传统的机械工装更高的定位精度，使机器人能够实现更高精度的装配。
更高灵活度
更复杂的检测
更高的经济性
对不同的产品做抓取的时候，通过使用那个视觉系统可以快速的切换产品的规格，而无需更换复杂的工装夹具。
某些视觉检测的应用无法采用一个相机完成检测，多个相机的成本和安装要求过高。可以通过机器人带相机的方式实现单工位多检测任务的应用。
２／３“
精度估算值
１／５００
１／１０００
１／１２００
１／２０００
举例： 视野：８０ｘ６０ｍｍ 分辨率：１２８０ｘ１０２４ 精度估算值：１／１０００ 精度估算：６０ｘ（１／１０００）＝０.０６ｍｍ／像素 精度精确计算： （８０／１２８０）ｘ（６０／１０２４）＝０.０６２５ｘ０.０５９ｍｍ／像素
机器人应用介绍
视觉＋机器人常见应用
单相机位置修正
通过单相机的视觉系统对目标对象进行图像分析，给出位置坐标。机器人通过位置坐标修正当前动作姿态，调整抓取位置。
相机
通用机器人
定位对象
ViTEX视觉控制器
机器人应用介绍
工作距离
工作距离估算＝（视野宽度／２）／ｔａｎ（视场角／２）
举例： 视野：８０ｘ６０ｍｍ 相机感光芯片：１／１.８“ 镜头：１６ｍｍ 视场角：１８.６８度 工作距离估算：（６０／２）／ｔａｎ（１８.６８／２）＝１８２.４ｍｍ
视觉系统选型
视觉系统光源选型
环形光
条形光
背光
线性光
同轴光
通用外观检测
矩形或较大物体外观检测
机器人应用介绍
视觉＋机器人应用的优点
更高精度
通过视觉的定位可以实现比传统的机械工装更高的定位精度，使机器人能够实现更高精度的装配。
更高灵活度
更复杂的检测
更高的经济性
对不同的产品做抓取的时候，通过使用那个视觉系统可以快速的切换产品的规格，而无需更换复杂的工装夹具。
某些视觉检测的应用无法采用一个相机完成检测，多个相机的成本和安装要求过高。可以通过机器人带相机的方式实现单工位多检测任务的应用。
２／３“
精度估算值
１／５００
１／１０００
１／１２００
１／２０００
举例： 视野：８０ｘ６０ｍｍ 分辨率：１２８０ｘ１０２４ 精度估算值：１／１０００ 精度估算：６０ｘ（１／１０００）＝０.０６ｍｍ／像素 精度精确计算： （８０／１２８０）ｘ（６０／１０２４）＝０.０６２５ｘ０.０５９ｍｍ／像素
机器视觉系统基本构成和各部件基本原理PPT课件
包括光源、镜头、相机、 图像采集卡等。
wwww
为什么要采用机器视觉
• 节省时间 • 降低生产成本 • 优化物流过程 • 缩短机器停工期 • 提高生产率和产品质量 • 减轻测试及检测人员劳动强度 • 减少不合格产品的数量 • 提高机器利用率
wwww
机器视觉应用简介
GIGI(Gauge、Inspection、Guide、Identification)
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
Video out
Interlace
Progressive
wwww
Moving object
GBGBG RGRGR GBGBG RGRGR GBGBG RGRGR
彩色相机
Bul
Bur
Rul
Rur
Gu
b
r
Gle g Gr
Bll
Blr
Rll
Rlr
Gl
b=1/4(Bur+Bul+Bll+Blr) r=1/4(Rur+Rul+Rll+Rlgr)=1/4(Gu+Gr+Gl+Gle)
CCD Format
Sony: Diagonal:
1” format Type 1 16 mm
Image size
12.8 mm
2/3” format Type 2/3
11 mm
8.8 mm
1/2” format Type 1/2
8 mm
1/3” format Type 1/3
《工业机器人》课件
工业机器人在推动经济发展方面的贡献
工业机器人在推动经济发展方面发挥着重要作用，提高了工业生产效率，促进了产业升级和国家经济的发展。
工业机器人的可持续发展和环 保问题
工业机器人的发展应注重可持续性和环保性，采用节能技术和清洁生产方式， 减少对环境的影响。
竞争状况
工业机器人行业竞争激烈，包括ABB、Fanuc、KUKA等领先企业。
工业机器人在提高生产效率方面的作 用
1 自动化操作
工业机器人实现了自动化生产，提高了生产效率和产品质量。
2 精确操作
工业机器人具备精确的操作能力，减少了人为误差，提高了生产效率。
3 高速作业
工业机器人可以高速作业，加快了生产速度，提高了生产效率。
工业机器人在智能制造中的应用案例
物流领域
工业机器人在物流和仓储领域中的 应用越来越广泛，实现货物的自动 搬运和分拣。
医疗行业
工业机器人在医疗手术和康复辅助 等领域中发挥重要作用，提高治疗 效果和手术安全。
农业领域
工业机器人在农业生产中的应用逐 渐增加，实现农作物的种植、采摘 和病虫害防治。
工业机器人的未来发展趋势和展望
《工业机器人》PPT课件
工业机器人的发展与应用是现代制造业的重要组成部分。本课件将介绍工业 机器人的定义、种类、发展历程、优势和应用领域，以及机器人的构造、工 作原理和控制系统。
工业机器人的发展历程
1
早期发展
20世纪50年代至60年代，工业机器人始出现，但发展相对缓慢。2
技术突破
20世纪70年代至80年代，随着计算机和传感器技术的进步，工业机器人的性能和 功能得到了显著提升。
3
智能化发展
21世纪以来，工业机器人逐渐实现智能化，具备自主学习和适应能力，为智能制 造和自动化生产提供了强大支持。
工业机器人简介ppt课件
● 自由度
一个简单的刚体一般有六 个自由度，沿着坐标轴的三 个平移运动；绕着坐标轴的 三个旋转运动。
当两物体间由于建立接关 系而不能进行的移动或转动 则一物体相对另外一个物体 就失去一个自由度。
刚体的六个自由度
02工业机器人的结构与特点
● 自由度
例如，要把一个球放到空 间某个给定位置，有三个自 由度就足够了(见图a)。又如， 要对某个旋转钻头进行定位 与定向，就需要五个自由度， 这个钻头可表示为某个绕着 它的主轴旋转的圆柱体(见 图b)。
scara机器人传动示意图
03搬运机器人-SCARA
● 基本结构
设计中大臂和小臂均采用谐波减速器和推力 向心交叉短圆柱滚子轴承结构,其刚度高,能承 受轴向压力与径向扭矩，缩短传动链,简化结 构设计。
末端的主轴相对线速度大，对质量与惯性敏 感，传动要求同时实现绕Z轴的直线运动和回 转运动。
采用步进电机3→同步齿形带→丝杠螺母→ 主轴,实现绕Z轴的直线运动;采用步进电机4→ 同步齿形带→花键→主轴,实现绕Z轴的回转运 动。
03搬运机器人-SCARA
● 轨迹规划
轨迹规划一般有2种常用的方法,既可在关节 空间中进行,也可在笛卡尔空间中进行。
03搬运机器人-SCARA
● 轨迹规划-关节空间的轨迹规划
机器人各关节在关节空间的路径用关节角的 时间函数描述。
SCARA机器人具有4个关节,因此需要分别 求出经过所有路径点的4个平滑函数。
01背景
机器人相关刊物：
《机器人》、《机器人技术》、《Robotics Rcsearch》 、《Robotica》和 《Robotics and Automation》
02
工业机器人的结构与特点
工业机器人视觉系统组成及介绍 PPT
（3）扫描方式 隔行扫描相机、逐行扫描相机
（4）分辨率大小 普通分辨率相机、高分辨率相机
（5）输出信号方式 模拟相机、信号速度 普通速度相机、高速相机
（8）响应频率范围 可见光（普通）相机、红外相机、紫外相机等
2. 像素深度（Pixel Depth）：即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于 数字相机机一般还会有10Bit、12Bit、14Bit等。
3. 最大帧率（Frame Rate）/行频（Line Rate）：相机采集传输图像的速率， 对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机为每秒 采集的行数（Lines/Sec.）。
9.触发方式（对于同步非常重要！）：硬触发（控制高低电平来进行 快门曝光的控制），软触发（通过软件主动查询信号或仪器当前状态， 符合条件则控制系统采集信号，精度不如硬触发）。
CCD & CMOS靶面 越大，则对应的视 野角越大。
1.工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实 不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，一 般的数码相机是做不到这些的。
3.电致发光光源。在电场作用下，使固体物质发光的光源。它将 电能直接转变为光能。包括场致发光光源和发光二极管两种。
1.镜面反射 2.漫反射 3.定向投射 4.漫投射 5.背反射 6.吸收
实际的物体要比 上述简单模型复杂得多。因此，为实物找一个合适的光源常常
需要大量的实验。
3.相机的主要参数 4.工业相机与普通相机的区别 5.工业相机选型的依据 （1）应用的不同 （2）分辨率的选择 （3）与镜头的匹配 （4）相机帧数选择 6.几种摄像机的参数实例
工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本 质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。
（4）分辨率大小 普通分辨率相机、高分辨率相机
（5）输出信号方式 模拟相机、信号速度 普通速度相机、高速相机
（8）响应频率范围 可见光（普通）相机、红外相机、紫外相机等
2. 像素深度（Pixel Depth）：即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于 数字相机机一般还会有10Bit、12Bit、14Bit等。
3. 最大帧率（Frame Rate）/行频（Line Rate）：相机采集传输图像的速率， 对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机为每秒 采集的行数（Lines/Sec.）。
9.触发方式（对于同步非常重要！）：硬触发（控制高低电平来进行 快门曝光的控制），软触发（通过软件主动查询信号或仪器当前状态， 符合条件则控制系统采集信号，精度不如硬触发）。
CCD & CMOS靶面 越大，则对应的视 野角越大。
1.工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实 不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，一 般的数码相机是做不到这些的。
3.电致发光光源。在电场作用下，使固体物质发光的光源。它将 电能直接转变为光能。包括场致发光光源和发光二极管两种。
1.镜面反射 2.漫反射 3.定向投射 4.漫投射 5.背反射 6.吸收
实际的物体要比 上述简单模型复杂得多。因此，为实物找一个合适的光源常常
需要大量的实验。
3.相机的主要参数 4.工业相机与普通相机的区别 5.工业相机选型的依据 （1）应用的不同 （2）分辨率的选择 （3）与镜头的匹配 （4）相机帧数选择 6.几种摄像机的参数实例
工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本 质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。
工业机器人视觉系统.
工业机器人及机器人视觉系统人类想要实现一系列的基本活动，如生活、工作、学习就必须依靠自身的器官，除脑以外，最重要的就是我们的眼睛了，（工业）机器人也不例外，要完成正常的生产任务，没有一套完善的，先进的视觉系统是很难想象的。
机器视觉系统就是利用机器代替人眼来作各种测量和判断。
它是计算科的一个重要分支，它综合了光学、机械、电子、计算机软硬件等方面的技术，涉及到计算机、图像处理、模式识别、人工智能、信号处理、光机电一体化等多个领域。
图像处理和模式识别等技术的快速发展，也大大地推动了机器视觉的发展。
机器视觉系统的应用在生产线上，人来做此类测量和判断会因疲劳、个人之间的差异等产生误差和错误，但是机器却会不知疲倦地、稳定地进行下去。
一般来说，机器视觉系统包括了照明系统、镜头、摄像系统和图像处理系统。
对于每一个应用，我们都需要考虑系统的运行速度和图像的处理速度、使用彩色还是黑白摄像机、检测目标的尺寸还是检测目标有无缺陷、视场需要多大、分辨率需要多高、对比度需要多大等。
从功能上来看，典型的机器视觉系统可以分为：图像采集部分、图像处理部分和运动控制部分工作过程•一个完整的机器视觉系统的主要工作过程如下：•1、工件定位检测器探测到物体已经运动至接近摄像系统的视野中心，向图像采集部分发送触发脉冲。
•2、图像采集部分按照事先设定的程序和延时，分别向摄像机和照明系统发出启动脉冲。
•3、摄像机停止目前的扫描，重新开始新的一帧扫描，或者摄像机在启动脉冲来到之前处于等待状态，启动脉冲到来后启动一帧扫描。
•4、摄像机开始新的一帧扫描之前打开曝光机构，曝光时间可以事先设定。
•5、另一个启动脉冲打开灯光照明，灯光的开启时间应该与摄像机的曝光时间匹配。
•6、摄像机曝光后，正式开始一帧图像的扫描和输出。
•7、图像采集部分接收模拟视频信号通过A/D将其数字化，或者是直接接收摄像机数字化后的数字视频数据。
•8、图像采集部分将数字图像存放在处理器或计算机的内存中。
工业机器人组成及工作原理ppt课件
• 存储：保存示教信息。 • 再现：根据需要，读出存储的示教信息向机器人发出重复动作
的命令。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
控制信息
• 顺序信息：各种动作单元（包括机械手和外围设备）按动作先 后顺序的设定、检测等。
±(0.01 ±(0.01 ±(0.2~ ~0.5) ~0.5) 0.5)
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
分辨率
是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最小转动 角度。精度和分辨率不一定相关。
“遥控”方式：由人用有线或无线遥控器控制机器人在人难以 到达或危险的场所完成某项任务。如防暴排险机器人、军用机 器人、在有核辐射和化学污染环境工作的机器人等。
“自主控制”方式：是机器人控制中最高级、最复杂的控制方 式，它要求机器人在复杂的非结构化环境中具有识别环境和自 主决策能力，也就是要具有人的某些智能行为。
控制系统的组成 工业机器人的控制系统一般分为上、下两个控制层次：
下上级—实组时织控级制级
动前轨运它其迹动根任或情据务适况机是当，器将的综人期操合动望作出力的，适学任并当特务随的性转时命及化检令机为测，器运机驱人动当 器机人器各人部机分构的完运成动指及定工的作运情动况和，操处作理。 意外事件。
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经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
的命令。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
控制信息
• 顺序信息：各种动作单元（包括机械手和外围设备）按动作先 后顺序的设定、检测等。
±(0.01 ±(0.01 ±(0.2~ ~0.5) ~0.5) 0.5)
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
分辨率
是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最小转动 角度。精度和分辨率不一定相关。
“遥控”方式：由人用有线或无线遥控器控制机器人在人难以 到达或危险的场所完成某项任务。如防暴排险机器人、军用机 器人、在有核辐射和化学污染环境工作的机器人等。
“自主控制”方式：是机器人控制中最高级、最复杂的控制方 式，它要求机器人在复杂的非结构化环境中具有识别环境和自 主决策能力，也就是要具有人的某些智能行为。
控制系统的组成 工业机器人的控制系统一般分为上、下两个控制层次：
下上级—实组时织控级制级
动前轨运它其迹动根任或情据务适况机是当，器将的综人期操合动望作出力的，适学任并当特务随的性转时命及化检令机为测，器运机驱人动当 器机人器各人部机分构的完运成动指及定工的作运情动况和，操处作理。 意外事件。
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经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
《工业视觉基础知识》课件
PART 06
工业视觉未来展望
AI与机器学习在工业视觉中的应用
机器学习在工业视觉中主要用于图像识别和分 类，通过训练模型，能够自动识别产品缺陷、 表面瑕疵等，提高检测精度和效率。
深度学习在工业视觉中应用广泛，如目标检测 、图像分割等，能够处理复杂的图像数据，实 现高精度的检测和识别。
机器学习和深度学习在工业视觉中还有很大的 发展空间，未来将更加注重模型的泛化能力和 实时性，以满足不断增长的生产需求。
行业和企业的需求。
2023-2026
END
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REPORTING
总结词
详细描述
算法原理
应用场景
模板匹配是一种常见的图像 处理算法，用于在图像中寻 找与给定模板相匹配的目标 。
模板匹配算法通过将给定模 板与图像中的目标进行比较 ，计算相似度，从而确定目 标的位置和大小。该算法广 泛应用于工业视觉检测中， 如表面缺陷检测、零件识别 等。
模板匹配算法基于像素级别 的比较，通过滑动窗口的方 式将模板与图像中的每个像 素进行比较，计算相似度得 分，找到最佳匹配位置。
应用场景
适用于需要获取物体三维结构信息的场景，如虚 拟现实、增强现实、机器人导航等。
PART 05
工业视觉应用案例
表面缺陷检测案例
总结词
通过机器视觉技术对产品表面进行检测，识别出缺陷和异常。
详细描述
表面缺陷检测是工业视觉应用的重要领域之一，通过机器视觉技术对产品表面 进行实时检测，识别出表面缺陷、污渍、划痕等异常情况，确保产品质量和生 产效率。
开放性
软件应具有良好的开放性，支持 与其他工业视觉系统组件的集成 和二次开发。
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4. 曝光方式（Exposure）和快门速度（Shutter）：对于线阵相机都是逐行曝 光的方式，可以选择固定行频和外触发同步的采集方式，曝光时间可以与行 周期一致，也可以设定一个固定的时间；面阵相机有帧曝光、场曝光和滚动 行曝光等几种常见方式，数字相机一般都提供外触发采图的功能。快门速度 一般可到10微秒，高速相机还可以更快。
2. 像素深度（Pixel Depth）：即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于 数字相机机一般还会有10Bit、12Bit、14Bit等。
3. 最大帧率（Frame Rate）/行频（Line Rate）：相机采集传输图像的速率， 对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机为每秒 采集的行数（Lines/Sec.）。
灰度值的产生：
N个电子落在 传感器的区域
内
电压经过放大并通 过模数转换数字化
产生灰度值y
电子-空穴对 形成电荷然后 转换为电压
6
（1）芯片类型 CCD相机、CMOS相机 (CCD图像传感器提供较好的质
量，而CMOS图像传感器按电池寿命和低成本来说能 提供更好的性能)
（2）传感器结构特性 线阵相机、面阵相机
（3）扫描方式 隔行扫描相机、逐行扫描相机
7
（4）分辨率大小 普通分辨率相机、高分辨率相机
（5）输出信号方式 模拟相机、数字相机
（6）输出色彩 单色相机、彩色相机
8
（7）输出信号速度 普通速度相机、高速相机
（8）响应频率范围 可见光（普通）相机、红外相机、紫外相机等
7. 光谱响应特性（Spectral Range）：是指该像元传感器对不同光波的 敏感特性，一般响应范围是350nm－1000nm，一些相机在靶面前加了 一个滤镜，滤除红外光线，如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。
8.接口类型：数字相机有Camera Link接口，以太网接口，1394接口、 USB接口输出，目前最新的接口有CoaXPress接口。
（9）深度的计算方式 单目RGB摄像机、双目摄像机、RGBD摄像机
9
1. 分辨率（Resolution）：相机每次采集图像的像素点数（Pixels），对于数字 相机一般是直接与光电传感器的像元数对应的，对于模拟相机机则是取决于 视频制式，PAL制为768*576，NTSC制为640*480，模拟相机已经逐步被数字 相机代替，且分辨率已经达到6576*4384。
13
（1）应用的不同
用在视觉自动检查的方案或行业中一般用CCD工业相机 比较多。 CMOS工业相机由成本低，功耗低也应用越来 越广泛。
（2）分辨率的选择
首先考虑待观察或待测量物体的精度，根据精度选择分 辨率。
14
（3）与镜头的匹配
传感器芯片尺寸需要小于或等于镜头尺寸，C或CS安装座也要匹配 （或者增加转接口）。
2.工业相机输出的是裸数据(raw data)，其光谱范围也往往 比较宽，比较适合进行高质量的图像处理算法，例如机器 视觉(Machine Vision)应用。而普通相机拍摄的图片，其光 谱范围只适合人眼视觉，并且经过了mjpeg压缩，图像质 量较差，不利于分析处理。
3.工业相机(Industrial Camera)相对普通相机(DSC)来说价 格较贵。
10
5. 像元尺寸（Pixel Size）：像元大小和像元数（分辨率）共同决定了 相机靶面的大小。数字相机像元尺寸为3μm~10μm，一般像元尺寸越 小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高。
6.靶面尺寸：也就是图像传感器感光部分的大小。一般用英寸来表示， 和电视机一样，通常这个数据指的是这个图像传感器的对角线长度， 如常见的有1/3英寸，靶面越大，意味着通光量越好，而靶面越小则比 较容易获得更大的景深。比如1/2英寸可以有比较大的通光量，而1/4英 寸可以比较容易获得较大的景深。
镜头和摄像机之间的接口有许多不同的类型，工业摄像机常用的包 括C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、徕卡接口、M42接口、 M50接口等。接口类型的不同和镜头性能及质量并无直接关系，只 是接口方式的不同，一般可以也找到各种常用接口之间的转接口。
C接口和CS接口是工业摄像机最常见的国际标准接口，为1英寸－ 32UN英制螺纹连接口，C型接口和CS型接口的螺纹连接是一样的， 区别在于C型接口的后截距为17.5mm，CS型接口的后截距为 12.5mm。所以CS型接口的摄像机可以和C口及CS口的镜头连接使 用，只是使用CS口镜头时需要加一个5mm的接圈；C型接口的摄像 主要参数 4.工业相机与普通相机的区别 5.工业相机选型的依据 （1）应用的不同 （2）分辨率的选择 （3）与镜头的匹配 （4）相机帧数选择 6.几种摄像机的参数实例
5
工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本 质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。
By Brad Lucas 2016.4.9
1
0.机器视觉系统组成架构 1.工业摄像机 2.镜头 3.照明光源 4.图像采集/处理卡
2
模拟相机视觉系统
数字相机视觉系统
3
1.相机的概念 2.相机的分类 （1）芯片类型 （2）传感器结构特性 （3）扫描方式 （4）分辨率大小 （5）输出信号方式 （6）输出色彩 （7）输出信号速度 （8）响应频率范围 （9）深度的计算方式
9.触发方式（对于同步非常重要！）：硬触发（控制高低电平来进行 快门曝光的控制），软触发（通过软件主动查询信号或仪器当前状态， 符合条件则控制系统采集信号，精度不如硬触发）。
11
CCD & CMOS靶面 越大，则对应的视 野角越大。
12
1.工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实 不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，一 般的数码相机是做不到这些的。
2. 像素深度（Pixel Depth）：即每像素数据的位数，一般常用的是8Bit，对于 数字相机机一般还会有10Bit、12Bit、14Bit等。
3. 最大帧率（Frame Rate）/行频（Line Rate）：相机采集传输图像的速率， 对于面阵相机一般为每秒采集的帧数（Frames/Sec.），对于线阵相机为每秒 采集的行数（Lines/Sec.）。
灰度值的产生：
N个电子落在 传感器的区域
内
电压经过放大并通 过模数转换数字化
产生灰度值y
电子-空穴对 形成电荷然后 转换为电压
6
（1）芯片类型 CCD相机、CMOS相机 (CCD图像传感器提供较好的质
量，而CMOS图像传感器按电池寿命和低成本来说能 提供更好的性能)
（2）传感器结构特性 线阵相机、面阵相机
（3）扫描方式 隔行扫描相机、逐行扫描相机
7
（4）分辨率大小 普通分辨率相机、高分辨率相机
（5）输出信号方式 模拟相机、数字相机
（6）输出色彩 单色相机、彩色相机
8
（7）输出信号速度 普通速度相机、高速相机
（8）响应频率范围 可见光（普通）相机、红外相机、紫外相机等
7. 光谱响应特性（Spectral Range）：是指该像元传感器对不同光波的 敏感特性，一般响应范围是350nm－1000nm，一些相机在靶面前加了 一个滤镜，滤除红外光线，如果系统需要对红外感光时可去掉该滤镜。
8.接口类型：数字相机有Camera Link接口，以太网接口，1394接口、 USB接口输出，目前最新的接口有CoaXPress接口。
（9）深度的计算方式 单目RGB摄像机、双目摄像机、RGBD摄像机
9
1. 分辨率（Resolution）：相机每次采集图像的像素点数（Pixels），对于数字 相机一般是直接与光电传感器的像元数对应的，对于模拟相机机则是取决于 视频制式，PAL制为768*576，NTSC制为640*480，模拟相机已经逐步被数字 相机代替，且分辨率已经达到6576*4384。
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（1）应用的不同
用在视觉自动检查的方案或行业中一般用CCD工业相机 比较多。 CMOS工业相机由成本低，功耗低也应用越来 越广泛。
（2）分辨率的选择
首先考虑待观察或待测量物体的精度，根据精度选择分 辨率。
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（3）与镜头的匹配
传感器芯片尺寸需要小于或等于镜头尺寸，C或CS安装座也要匹配 （或者增加转接口）。
2.工业相机输出的是裸数据(raw data)，其光谱范围也往往 比较宽，比较适合进行高质量的图像处理算法，例如机器 视觉(Machine Vision)应用。而普通相机拍摄的图片，其光 谱范围只适合人眼视觉，并且经过了mjpeg压缩，图像质 量较差，不利于分析处理。
3.工业相机(Industrial Camera)相对普通相机(DSC)来说价 格较贵。
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5. 像元尺寸（Pixel Size）：像元大小和像元数（分辨率）共同决定了 相机靶面的大小。数字相机像元尺寸为3μm~10μm，一般像元尺寸越 小，制造难度越大，图像质量也越不容易提高。
6.靶面尺寸：也就是图像传感器感光部分的大小。一般用英寸来表示， 和电视机一样，通常这个数据指的是这个图像传感器的对角线长度， 如常见的有1/3英寸，靶面越大，意味着通光量越好，而靶面越小则比 较容易获得更大的景深。比如1/2英寸可以有比较大的通光量，而1/4英 寸可以比较容易获得较大的景深。
镜头和摄像机之间的接口有许多不同的类型，工业摄像机常用的包 括C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、徕卡接口、M42接口、 M50接口等。接口类型的不同和镜头性能及质量并无直接关系，只 是接口方式的不同，一般可以也找到各种常用接口之间的转接口。
C接口和CS接口是工业摄像机最常见的国际标准接口，为1英寸－ 32UN英制螺纹连接口，C型接口和CS型接口的螺纹连接是一样的， 区别在于C型接口的后截距为17.5mm，CS型接口的后截距为 12.5mm。所以CS型接口的摄像机可以和C口及CS口的镜头连接使 用，只是使用CS口镜头时需要加一个5mm的接圈；C型接口的摄像 主要参数 4.工业相机与普通相机的区别 5.工业相机选型的依据 （1）应用的不同 （2）分辨率的选择 （3）与镜头的匹配 （4）相机帧数选择 6.几种摄像机的参数实例
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工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本 质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。
By Brad Lucas 2016.4.9
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0.机器视觉系统组成架构 1.工业摄像机 2.镜头 3.照明光源 4.图像采集/处理卡
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模拟相机视觉系统
数字相机视觉系统
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1.相机的概念 2.相机的分类 （1）芯片类型 （2）传感器结构特性 （3）扫描方式 （4）分辨率大小 （5）输出信号方式 （6）输出色彩 （7）输出信号速度 （8）响应频率范围 （9）深度的计算方式
9.触发方式（对于同步非常重要！）：硬触发（控制高低电平来进行 快门曝光的控制），软触发（通过软件主动查询信号或仪器当前状态， 符合条件则控制系统采集信号，精度不如硬触发）。
11
CCD & CMOS靶面 越大，则对应的视 野角越大。
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1.工业相机的性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实 不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，一 般的数码相机是做不到这些的。