一、機器視覺的概念
機器視覺就是用機器代替人眼來做檢測、測量和定位。機器視覺系統(tǒng)是指通過機器視覺產(chǎn)品將被攝取目標轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號；圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。
由于機器視覺系統(tǒng)可以快速獲取大量信息，而且易于自動處理，也易于同設(shè)計信息以及及加工控制信息集成，因此，在現(xiàn)代自動化生產(chǎn)過程中，人們將機器視覺系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。機器視覺系統(tǒng)的特點是提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺；同時在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機器視覺檢測方法可以人大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度。而且機器視覺易于實現(xiàn)信息集成，是實現(xiàn)計算機集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。
半導體行業(yè)是最先利用機器視覺技術(shù)進行檢測的行業(yè)，其他行業(yè)也隨之而來。作為生產(chǎn)機械的OEM的設(shè)計工程師，最基本的問題就是：“我是要檢測這個部件還是整個這個產(chǎn)品”。檢測可以得到高質(zhì)量的產(chǎn)品，但是也會有這樣的事實存在：檢測成本或者產(chǎn)品質(zhì)量要求并不需要這樣的檢測。比如說牙簽，假設(shè)每一個裝有500個牙簽的盒子里有一兩個不合恪，大多數(shù)人都不會怎么擔心。但是對于很多產(chǎn)品，假如前面的盒了里裝的不是牙簽，而是針頭，試想不合格品可能會帶來什么樣的后果，所以產(chǎn)品功能性的檢測都是不可缺少的，即使只是外觀檢測，要證明內(nèi)在的品質(zhì)也必須要做到無缺陷。因此，為了達到這個目的，許多OEM將機器視覺世用到他們將要賣給用戶的系統(tǒng)中。機器視覺能夠為整個系統(tǒng)增值，表現(xiàn)在三個方面：提高生產(chǎn)效率，提高制造過程的精確性，減少成本。
那么，對丁一個設(shè)計工程師來說，怎么樣才能知道機器視覺是否適合他的系統(tǒng)呢?盡管最早的最基本的機器視覺系統(tǒng)在20世紀70年代引入，工業(yè)就將其視為主流應(yīng)用。這就導致設(shè)計工程師要考慮它是否合適他們的應(yīng)用，同時要考慮利用機器視覺檢測的成本與其所能帶來的利潤。
高復雜度產(chǎn)品行業(yè)，比如說半導體行業(yè)和電子行業(yè)，由于它們的復雜性和小型化，從傳統(tǒng)上推動著機器視覺市場的發(fā)展。但是如今，所有產(chǎn)業(yè)，包括自動化、制藥、造紙等等都依靠機器視覺系統(tǒng)檢測產(chǎn)品以提高產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)專家們預(yù)言：在未來的20年到50年，機器視覺將成為橫跨所有行業(yè)的通用性技術(shù)，幾乎所有出產(chǎn)的產(chǎn)品部會由機器視覺系統(tǒng)來檢測。
使用機器視覺系統(tǒng)有以下五個主要原因：
精確性一由于人眼有物理條件的限制，在精確性上機器有明顯的優(yōu)點。即使人眼依靠放大鏡或顯微鏡來檢測產(chǎn)品，機器仍然會更加精確，因為它的精度能夠達到千分之一英寸。
重復性一機器可以以相同的辦法一次一次的完成檢測工作而不會感到疲倦。與此相反，人眼每次檢測產(chǎn)品時都會有細微的不同，即使產(chǎn)品是完全相同的。
速度一機器能夠更快的檢測產(chǎn)品。特別是當檢測高速運動的物體時，比如說生產(chǎn)線上，機器能夠提高生產(chǎn)效率。
客觀性一人眼檢測還有一個致命的缺陷，就是情緒帶來的主觀性，檢測結(jié)果會隨工人心情好壞產(chǎn)生變化，而機器沒有喜怒哀樂，檢測的結(jié)果自然非常可觀可靠。
成本一由于機器比人快，一臺自動檢測機器能夠承擔好幾個人的任務(wù)。而且機器不需要停頓、不會生病、能夠連續(xù)工作，所以能夠極大的提高生產(chǎn)效率。
這個系統(tǒng)其中主要包括：照明光源、工件放置(夾具)、相機、位置傳感器、控制邏輯、以及圖像采集卡，圖像處理軟件、技術(shù)支持等。
二、機器視覺的原理
機器視覺各功能的原理主要是根據(jù)BMP圖片的0-256色灰度值來做一些簡單判斷和分析，再通過設(shè)定灰度邊界的差值（邊緣閾值）和設(shè)定提取到的輪廓的長度（最短邊緣）來提取相應(yīng)的輪廓并計算相應(yīng)的輪廓相對于圖片的坐標位置和不同輪廓之間的距離。
所以我們要開發(fā)視覺系統(tǒng)，首先必須用相應(yīng)的光源來把產(chǎn)品需要進行識別的位置照的輪廓邊界清晰，黑就是黑，白就是白，也就是我們常說的黑白分明，正因為這樣，機器視覺并不是我們想像的那樣可以完全代替人眼。
三、機器視覺的功能
CkVision機器視覺軟件功能其主要有BLOB分析，對象計數(shù)、幾何匹配、灰度匹配、彩色匹配、字符識別、條碼識別、測圓、找圓、卡尺測量、外徑內(nèi)徑測量、顏色識別、圖像基本運算（二值化、比例變換、開運算、閉運算、膨脹、腐蝕、濾波、邊緣檢測）、幾何運算、圖像合并、圖像旋轉(zhuǎn)、輪廓提取等功能。另外可根據(jù)客戶要求定制特殊功能。
我們雖然知道機器視覺有這些功能，但是我們該怎么樣應(yīng)用這些功能呢，在我們自己生產(chǎn)線上哪個工序可以用視覺系統(tǒng)來代替呢，下面我們主要來講一下幾何匹配在機器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用：
1）產(chǎn)品定位：當產(chǎn)品需要高精度定位時，可以使用幾何匹配功能，可以先在產(chǎn)品上預(yù)先做好一個標志點（Mark點），然后通過檢測產(chǎn)品上的Mark點位置相對于圖片上的位置偏差，再通過相機的標定把檢測出的偏差值轉(zhuǎn)換為毫米或脈沖驅(qū)動馬達調(diào)速回相應(yīng)的位置來達到高精度的定位。
2）產(chǎn)品方向有無的檢測：當產(chǎn)品需要檢測方向和有無的時候，可以在產(chǎn)品的一邊找一個標志點或相應(yīng)的一個輪廊直角邊、斜邊、圓弧等幾何圖形做為一個模板，當軟件在一定范圍內(nèi)找到相應(yīng)的模板時認為產(chǎn)品有和方向是對的，當找不到相應(yīng)的模板時認為方向是反的，此時可以發(fā)信號把產(chǎn)品替除或控制相應(yīng)的電機把產(chǎn)品反個方向。
3）產(chǎn)品的高精度測量：當產(chǎn)品需要測兩點間的距離而間距測量和卡尺測量達不到產(chǎn)品測量要求時可以使用同時匹配兩個點的輪廓來達到產(chǎn)品測量的目的，這主要是用在打光效果不好的產(chǎn)品上。
4）產(chǎn)品放置位置的正確性：當產(chǎn)品上需要放置或裝配一些小產(chǎn)品或配件時，通常需要檢測正確性，這時可以通過在小產(chǎn)品或配件位置設(shè)定相應(yīng)的搜索范圍學習相應(yīng)的模板來達到檢測目的，也就是在A范圍內(nèi)搜索A模板，在B范圍內(nèi)搜索B模板，在C范圍內(nèi)搜索C模板，如果都搜索成功，則OK，如果有一個范圍搜索不成功，則NG。
5)產(chǎn)品上的字符檢測輔助定位：當需要檢測產(chǎn)品的字符（數(shù)字或字母）正確性時，可以使用CkVision的字符提取功能，但是必須使用幾何匹配做輔助定位，因為通常產(chǎn)品到相機底下的位置會有所變化，而全圖像范圍搜索可能又會增加一定的誤判，所以我們可以設(shè)置一個很小的搜索范圍，而這個范圍可以跟著匹配到的標志點的偏差而變化。