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中国制造业经历了机械化、自动化、数字化等发展阶段,建立了完整的制造体系和制造基础设施,在全球产业链中发挥着重要作用。这使中国具可能实现智能装备制造,推动全球产业链改革。一是取得了一大批相关的基础研究成果,机器视觉系统掌握了长期制约我国产业发展的部分智能装备制造技术,如机器人技术、感知技术、复杂制造系统、智能信息处理技术等。初步形成了以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化生产线为代表的智能设备制造产业体系。二是我国制造业数字化具备一定的基础。目前指定规模以上的工业企业在研发设计中应用数字工具的渗透率已达54%,机器视觉系统生产线上数控设备的比例已达30%。
机器视觉与图像处理、模式分类和场景分析三个领域密切相关。(1)图像处理主要是根据现有图像获得新图像。由于获得的是图像,其输出结果仍需要分析和解释。(2)模式分类的主要任务是:对“模式”进行分类。这些“模式”是指事物的一组属性或者说特征。通过这些属性特征,机器视觉系统将其划归为已知类中的某一类,也就是识别出了这个事物。(3)场景分析的重点是将简单的描述转化为更复杂、更详细、更有利于我们判断或得出结论的描述。机器视觉系统这些输出描述深化了输入描述,进一步解释了事物之间的深层联系。
对于产品尺寸的测星包括产品的一维、二维和三维尺寸测量,机器视觉系统运用机器视觉测量方法不但速度快、非接触、易于自动化,而且还精度高。相机与显微镜相结合的测量方法,如晶圆测量、芯片测量等。测量原理:利用摄像机可以获得三维物体的二维图像,即可以实现实际空间坐标系与摄像机平面坐标系之间的透视变换。三维曲面轮廓或三维空间点位和大小可以通过多个摄像机从不同方向拍摄的两帧(或两帧以上)二维图像综合测量。目前,机器视觉测量技术的精度已达到亚微米以上,可满足现阶段大部分自动化生产的精度要求。通过机器视觉系统的测量和定位,机器视觉系统生产线可以更快、更高的生产效率。
机器视觉就是机器的视觉,换句话说:就是将视觉感知赋予机器,使机器具有和生物视觉系统类似的场景感知能力。视觉是我们强大的感知方式,我们可以在不实际接触的情况下,机器视觉系统通过视觉感知的方式获取周围环境的很多信息。在计算机出现后,机器视觉系统人们开始尝试将视觉感知能力赋予机器。由于生物视觉系统非常复杂,我们不能使机器系统具有这种强大的视觉感知能力。在这一阶段,我们仍然致力于在可控环境中构建一个机器视觉系统来处理特定的任务。由于工业视觉环境可控,处理任务具体,大部分机器视觉都应用于工业。
社会进步永远离不开以人为本。在满足了人们的基本需求之后,工业生产必须朝着越来越精细化、智能化的方向发展。智能视觉就是这个时代的产物。机器视觉系统工业3.革命后,自动化时代已经进入,实现了“时代无人(少人)”。在工业4.0时代,随着机器视觉的应用,少数工厂已将实现了“无人时代”。工业4.0时代的技术特征——视觉和图像技术是核心(从“智眼”到“智人”)。机器视觉技术是20世纪人类伟大的技术之一。机器视觉系统80%的人通过眼睛感知外部信息,图像包含较多的信息。视觉图像技术在信息时代注定要成为三脚架,尤其是在工业信息时代。
然而,与发达国家相比我国还有较大差距,机器视觉系统体现在以下几个方面:一是智能设备制造基础理论和技术体系建设滞后。目前,我国主要关注智能设备制造技术跟踪和技术引进,基础研究能力相对不足,引进机器视觉系统技术消化吸收不足,缺乏原创创新;控制系统、系统软件等关键技术环节薄弱,技术系统不完整。二是我国智能设备制造的数字化发展基础相对薄弱,制造业的整体发展仍处于机械自动化向数字化自动化的过渡阶段。如果德国工业4.0作为参照系,比较一致的观点是,中国总体上还是2.0时代,一些企业正在向3.0时代迈进。
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