【机器视觉】表面缺陷检测：机器视觉检测技术

2018 年 5 月 30 日 产业智能官

导读：传统的工业生产制造，由于科学技术的限制仍然主要采用人工检测的方法去检测产品表面的缺陷，这种方法由于人工的限制和技术的落后，不仅检测产品的速度慢、效率低下，而且在检测的过程中容易出错，从而导致了检测结果的不精确。

当今社会，随着计算机技术，人工智能等科学技术的出现和发展，以及研究的深入，出现了基于机器视觉技术的表面缺陷检测技术。这种技术的出现，大大提高了生产作业的效率，避免了因作业条件，主观判断等影响检测结果的准确性，实现能更好更精确地进行表面缺陷检测，更加快速的识别产品表面瑕疵缺陷。

产品表面缺陷检测属于机器视觉技术的一种，就是利用计算机视觉模拟人类视觉的功能，从具体的实物进行图象的采集处理、计算、最终进行实际检测、控制和应用。产品的表面缺陷检测是机器视觉检测的一个重要部分，其检测的准确程度直接会影响产品最终的质量优劣。由于使用人工检测的方法早已不能满足生产和现代工艺生产制造的需求，而利用机器视觉检测很好地克服了这一点，表面缺陷检测系统的广泛应用促进了企业工厂产品高质量的生产与制造业智能自动化的发展。

机器视觉智能检测系统

应用表面缺陷检测系统，提高了检测的准确度和效率。那么，在进行产品表面检测之前，有几个步骤需要注意。

首先，要利用图像采集系统对图像表面的纹理图像进行采集分析；
第二，对采集过来的图像进行一步步分割处理，使得产品表面缺陷能像能够按照其特有的区域特征进行分类；
第三，在以上分类区域中进一步分析划痕的目标区域，使得范围更加的准确和精确。

通过以上的三步处理之后，产品表面缺陷区域和特征能够进一步确认，这样表面缺陷检测的基本步骤就完成了。

自动化检测流程图

利用机器视觉技术提高了用户生产效率，使得生产更加细致化，分工更加明确，同时，减少了公司的人工成本支出，节省了财力，实现机器智能一体化发展

机器视觉检测技术有哪些分类?

为了适应现今这个发展越来越快的社会，机器视觉检测技术是必不可少的。在一些不合适人类工作的环境场所机器视觉就可以代替人类进行。机器视觉检测技术分类：

(1)一般来说，机器视觉检测技术依照检测功用可区别：定位、缺点检测、计数/遗失检测、尺度丈量。

(2)机器视觉检测技术依照其装置的载体可分为：在线检测体系和离线检测体系。

(3)依照检测技能区别，一般有立体视觉检测技能、斑驳检测技能、尺度丈量技能、OCR技能等。

机器视觉检测技术在于消除瑕疵，含糊，碎屑或凹陷等商品缺点，以保证商品的功用和性能至关重要。因而现已被广泛用于各大职业的商品缺点检测、尺度检测中。如使用视觉体系能进行商品多种项目的检测，用视觉体系检测电子部件的缺点或偏移的针脚，用视觉体系丈量注射器部件形状或区别颜色来进行检查错误安装等。

机器视觉检测技术在交通职业的车牌辨认和流量检测、药品职业的包装检测、饮料职业的容量检测和外包装检测、烟草职业的烟标检测和外包装检测、汽车职业的安装检测、打印职业的打印质量检测、纺织职业的布疋瑕疵检测、五金职业的螺丝钉检测、运输职业的货品分拣、食品职业的生果分拣、电子职业的焊接检测和安装定位、钢铁职业的钢板外表缺点检测、智能读表、智能抄表等都有应用。

机器视觉检测技术根据机器视觉图画处置技能之视觉检测技能，对商品全体进行自动检测，关于控制商品品质保障商品质量有着非常重要的效果，能够避免不合格商品的外流，然后进步公司的核心竞争力。公司取得的不仅仅是社会效益，其机器视觉检测技术现已为众多公司带来了实质性的经济效益。

来源：测控技术、搜狐科技

力传感器完爆视觉系统的五大应用

在某些应用方面，力传感器能比视觉传感器更加实用、便捷，而且价格实惠。今天，笔者就为大家带来力传感器上的五大应用。

　　多年以来，视觉传感器的应用都比力传感器要广泛，往往能在工业生产上起到更大的作用，而相对的力传感器就没那么受欢迎。但在某些应用方面，力传感器能比视觉传感器更加实用、便捷，而且价格实惠。今天，笔者就为大家带来力传感器上的五大应用。

　　力感测可以通过机械臂上内嵌的力传感器获得，目前市场上的大部分协作机器人已经具备。使用内置力传感器的唯一缺点是，你没有一个精度相同的设备可以把力“读”出来。大多是内置力传感器都是通过读取机器人的电流来测量力的。当然，有些力传感器采用的是其他方式，例如根据材料变形来确定施加在上面的力的大小。

　　1.恒力

　　力矩传感器首次制造出来，是用于打磨、抛光等应用。由于这些应用都很难实现自动化，因为机器人需要某些力反馈来确定它推动的力够不够。

　　通过在程序中引入力反馈回路，你可以很轻易地让这些应用实现自动化，实现制造流程的一致性。在这种情况下，你就需要使用一个外部装置，而不是机器人制造商提供的嵌入式解决方案。

　　2.目标定位

　　我们经常接触到一些客户，他们通常认为，零部件定位和定量的唯一方法是使用视觉传感器。但实际上这不是唯一的解决方案。不可否认，视觉系统是零部件定位或量化的好方式，但采用力传感器来寻找和检测零部件也是可行的。确定他们在X-Y平面上的位置是一回事，确定他们所处的高度又是另一回事。实际上，要做到这一点，需要一套3D视觉系统。如果是一堆物体，你不需要知道整堆物体的确切树良，只需要每次去那堆物体里找就可以了。机器人只需确定那堆物体的高度，然后不断调整其抓取高度就可以了。

　　另一种使用力传感器的搜索功能是传感器的“自由模式”。这有可能是未能充分利用FT传感器的参数。“自由模式”或“零重力”模式将让您“解放”机器人的轴，这将使它能够提高其合规性。例如，如果你想在一台数控机床上拧紧一个零件，你可以解放2个轴让零件能完美地合上，同时还保持着一定的抓力。这就使得力全部作用在零部件的中心，不会有额外的力作用在机器人的轴上。

3.重复力

　　如果你正在考虑使用机器人做装配任务，你希望机器人能够一遍又一遍重复同样的任务。然而，装配任务很难实现自动化的原因之一，就是他们需要操作员进行力检测。通过引入FT传感器，你可以感受到装配过程中施加的外力。

　　机器人在给手机装上电池时，需要施加非常精确的力量。由于这些部件很容易损坏，要想完好无损地组装起来确实很困难。这就是为什么要设置一个很低的力阈值，以防止部件错位和损坏。

　　4.称量东西

　　上图的应用是把橙色和蓝色的冰球分开。然而，我们采用的方式却跟它们的颜色没有任何关系。实际上，跟他们的重量有关。橙色冰球比蓝色冰球重一些，根据重量的不同，传感器可以将它们区分开来。

　　这还可用于区分外形相似的不同零部件。然而，在现实生活中，知道你的抓手里是否有正确的物体，或物体是否已经掉落，是非常有帮助的，它在你的生产流程中可以真正帮到你。力矩传感器可以很容易地实现这一点。

　　5.手动引导

　　大部分协作机器人都是通过使用内置FT传感器来实现手动引导的，但传统的工业机器人并没有内置这种类型的传感器。这就是为什么你的传统工业机器人需要一个FT传感器。有了它，你就可以手动引导示教机器人，而不需要使用示教器。只要一个FT传感器，就可以通过设定机器人的起点和终点，以及中间的线性轨迹，完成机器人的示教。

　　正如你所看到的，力反馈非常有用，可以应用到很多不同的应用中。可以分析一下你的工作流程，看看是否可以使用力传感器替代视觉系统。大部分时候，力传感器更容易集成，不需要集成商，你自己就能完成。

人工智能赛博物理操作系统

AI-CPS OS

“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能）分支用来的今天，企业领导者必须了解如何将“技术”全面渗入整个公司、产品等“商业”场景中，利用AI-CPS OS形成数字化+智能化力量，实现行业的重新布局、企业的重新构建和自我的焕然新生。

AI-CPS OS的真正价值并不来自构成技术或功能，而是要以一种传递独特竞争优势的方式将自动化+信息化、智造+产品+服务和数据+分析一体化，这种整合方式能够释放新的业务和运营模式。如果不能实现跨功能的更大规模融合，没有颠覆现状的意愿，这些将不可能实现。

领导者无法依靠某种单一战略方法来应对多维度的数字化变革。面对新一代技术+商业操作系统AI-CPS OS颠覆性的数字化+智能化力量，领导者必须在行业、企业与个人这三个层面都保持领先地位：

重新行业布局：你的世界观要怎样改变才算足够？你必须对行业典范进行怎样的反思？
重新构建企业：你的企业需要做出什么样的变化？你准备如何重新定义你的公司？
重新打造自己：你需要成为怎样的人？要重塑自己并在数字化+智能化时代保有领先地位，你必须如何去做？

AI-CPS OS是数字化智能化创新平台，设计思路是将大数据、物联网、区块链和人工智能等无缝整合在云端，可以帮助企业将创新成果融入自身业务体系，实现各个前沿技术在云端的优势协同。AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量与行业、企业及个人三个层面的交叉，形成了领导力模式，使数字化融入到领导者所在企业与领导方式的核心位置：

精细：这种力量能够使人在更加真实、细致的层面观察与感知现实世界和数字化世界正在发生的一切，进而理解和更加精细地进行产品个性化控制、微观业务场景事件和结果控制。
智能：模型随着时间（数据）的变化而变化，整个系统就具备了智能（自学习）的能力。
高效：企业需要建立实时或者准实时的数据采集传输、模型预测和响应决策能力，这样智能就从批量性、阶段性的行为变成一个可以实时触达的行为。
不确定性：数字化变更颠覆和改变了领导者曾经仰仗的思维方式、结构和实践经验，其结果就是形成了复合不确定性这种颠覆性力量。主要的不确定性蕴含于三个领域：技术、文化、制度。
边界模糊：数字世界与现实世界的不断融合成CPS不仅让人们所知行业的核心产品、经济学定理和可能性都产生了变化，还模糊了不同行业间的界限。这种效应正在向生态系统、企业、客户、产品快速蔓延。

AI-CPS OS形成的数字化+智能化力量通过三个方式激发经济增长：

创造虚拟劳动力，承担需要适应性和敏捷性的复杂任务，即“智能自动化”，以区别于传统的自动化解决方案；
对现有劳动力和实物资产进行有利的补充和提升，提高资本效率；
人工智能的普及，将推动多行业的相关创新，开辟崭新的经济增长空间。

给决策制定者和商业领袖的建议：

超越自动化，开启新创新模式：利用具有自主学习和自我控制能力的动态机器智能，为企业创造新商机；
迎接新一代信息技术，迎接人工智能：无缝整合人类智慧与机器智能，重新
评估未来的知识和技能类型；
制定道德规范：切实为人工智能生态系统制定道德准则，并在智能机器的开
发过程中确定更加明晰的标准和最佳实践；
重视再分配效应：对人工智能可能带来的冲击做好准备，制定战略帮助面临
较高失业风险的人群；
开发数字化+智能化企业所需新能力：员工团队需要积极掌握判断、沟通及想象力和创造力等人类所特有的重要能力。对于中国企业来说，创造兼具包容性和多样性的文化也非常重要。

子曰：“君子和而不同，小人同而不和。” 《论语·子路》云计算、大数据、物联网、区块链和人工智能，像君子一般融合，一起体现科技就是生产力。

如果说上一次哥伦布地理大发现，拓展的是人类的物理空间。那么这一次地理大发现，拓展的就是人们的数字空间。在数学空间，建立新的商业文明，从而发现新的创富模式，为人类社会带来新的财富空间。云计算，大数据、物联网和区块链，是进入这个数字空间的船，而人工智能就是那船上的帆，哥伦布之帆！

新一代技术+商业的人工智能赛博物理操作系统AI-CPS OS作为新一轮产业变革的核心驱动力，将进一步释放历次科技革命和产业变革积蓄的巨大能量，并创造新的强大引擎。重构生产、分配、交换、消费等经济活动各环节，形成从宏观到微观各领域的智能化新需求，催生新技术、新产品、新产业、新业态、新模式。引发经济结构重大变革，深刻改变人类生产生活方式和思维模式，实现社会生产力的整体跃升。

产业智能官 AI-CPS

用“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业操作系统“AI-CPS OS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能），在场景中构建状态感知-实时分析-自主决策-精准执行-学习提升的认知计算和机器智能；实现产业转型升级、DT驱动业务、价值创新创造的产业互联生态链。