5.第五章 工业机器人工业感觉系统

05工业机器人及其应用工业机器人感觉系统主编：郗安民

何春燕机械工业出版社第五章工业机器人感觉系统

工业机器人感觉系统通常由多种传感器或视觉系统构成。工业机器人及其工作站的稳定性与可靠性，依赖于机器人对其工作环境的准确感知和自适应的能力，随着工业机器人应用领域的不断拓宽及智能型机器人的发展，对工业机器人感觉系统提出了更高更精的要求。目录第一节机器人的传感技术概述第二节位置和位移传感器第三节速度传感器第四节接近觉传感器第五节触觉传感器第六节听觉传感器第七节工业机器人视觉技术第一节机器人的传感技术概述

人类是通过五种熟知的感官接收外界信息的,这些信息通过神经传递给大脑,大脑对这些分散的信息进行加工,综合后发出行为指令,调动肌体(如手足等)执行某些动作。一、机器人与传感器

对于机器人来说，可以将其计算机看做大脑,机器人的机构本体(执行机构)看作人的肌体,机器人的各种传感器看作人的五官。机器人要获得环境信息,同人类一样需要通过感觉器官来获取。一、机器人与传感器触觉

能感知目标物体的表面性能和物理特性,包括柔软性、硬度、弹性、粗糙度和导热性等。力觉

能感知所关注对象的受力大小，可以分为关节力传感器、腕力传感器和指力传感器。接近觉

用于感知两物体的接近程度。嗅觉

用于检测空气中的化学成分、浓度等,常用的有气体传感器及射线传感器等。味觉

用以感知外界物质的味道，对其液体化学成分进行分析。味觉传感器有PH计、化学分析仪等。听觉

用以感知外界物体所发出的音调、音强和音质。视觉

用以感知外界物体的大小、明暗、颜色、形状、动静等。三个过程:图像获取、

处理和理解。其他

如磁传感器、安全用传感器和电波传感器等。二、传感器的定义敏感元件转换元件基本转换电路被测量电量三、工业机器人用传感器的分类内部传感器

用于测量机器人自身状态参数(如手臂间的角度等)的功能元件。该类传感器安装在机器人各轴中,用来感知机器人自身的状态,以调整和控制机器人的行动。内部传感器通常由位置,速度及加速度传感器等组成。外部传感器

测量与机器人作业有关的外部环境信息。检测机器人所处环境(如距离物体有多远等)及状况(抓取物体是否滑落等)都要使用外部传感器。它可获取机器人周围环境、目标物的状态特征等相关信息,使机器人和环境产生交互作用,从而使机器人对环境具备自校正和自适应能力。三、工业机器人用传感器的分类非接触式传感器

当机器人采集信息时不允许与零件接触,它的采样环节就需使用非接触式传感器。它可以划分为两种类型，一种是只测量一个点的响应；另一种是给出一个空间阵列或若干相邻点的测量信息，照相机就是测量空间阵列信息最普通的装置。接触式传感器

可以测定是否与物体接触,也可测量力或转矩。最普通的触觉传感器就是一个简单的开关,当它接触零部件时,开关闭合。一个简单的力传感器,可用一个加速度仪来测量其加速度,进而得到被测力。四、传感器的性能指标灵敏度

指传感器的输出信号达到稳定时,输出信号变化与输入信号变化的比值。线性度

反映传感器输出信号与输入信号之间的线性程度。测量范围

指被测量的最大允许值和最小允许值之差精度

指传感器的测量输出值与实际被测量值之间的误差。在设计中,应选择合适的传感器精度。重复性

指传感器按同一方式进行全量程连续多次测量输入信号时,相应测试结果的变化程度。分辨率

指传感器在整个测量范围内所能辨别的被测量的最小变化量,或者所能辨别的不同被测量的个数。响应时间

指传感器的输入信号变化后,其输出信号随之变化并达到一个稳定值所需要的时间。抗干扰能力

通过单位时间内发生故障的概率来定义的,是一个统计指标。第二节位置和位移传感器一、电位器式位移传感器

直线型电位器式位移传感器一、电位器式位移传感器电位器式位移传感器具有性能稳定、结构简单、使用方便、尺寸小、重量轻等优点。主要缺点是容易磨损,使电位器的可靠性和寿命受到一定的影响。近年来随着光电编码器价格的降低,电位器式位移传感器逐渐被光电编码器所取代。旋转型电位器式位移传感器二、光电编码器光电编码器(encoder)是集光、机、电技术于一体的数字化传感器,它利用光电转换原理将旋转信息转换为电信息,并以数字代码输出,可以高精度地测量转角或直线位移。光电编码器具有测量范围大、检测精度高、价格便宜等优点,在数控机床和机器人的位置检测及其他工业领域都得到了广泛的应用。根据检测原理,编码器可分为接触式和非接触式。根据测量方式,编码器可分为直线型和旋转型。根据测量信号,编码器可分为绝对式和增量式。二、光电编码器

二、光电编码器码盘每转一周产生0000~1111共16个二进制数,对应于转轴的每一个位置均有唯一的二进制编码,因此可用于确定旋转轴的绝对位置。绝对式光电编码器的特点：(1)直接读出角度坐标的绝对值,没有累积误差。(2)当掉电时,绝对式光电编码器的位置不会丢失。(3)数据传输及计算的可靠性高。1-光遮断器;2-光电编码器码图5-64位绝对式光电编码器的结构与脉冲信号二、光电编码器增量式光电编码器能够以数字形式测量出转轴相对于某一基准位置的瞬时角位置,此外还能测出转轴的转速和转向。A、B两相光栅的输出为工作信号,而C相光栅的输出为标志信号,编码盘每旋转一周,发出一个标志信号脉冲,用来指示机械位置或对积累量清零。1—3位光遮断器;2—码盘增量式光电编码器的结构、码盘及信号形式二、光电编码器用倍频逻辑电路对光电转换信号进行处理,可以得到两倍频或四倍频的脉冲信号,从而进一步提高分辨率。对于分辨率要求更高的系统，可以采用“细分技术”大大提高分辨率。优点:原理和构造简单,易于实现;机械平均寿命长,可达到几万小时以上;分辨率高;抗干扰能力强,信号传输距离长,可靠性较高;价格便宜。缺点:无法直接读出转动轴的绝对位置信息。增量式光电编码器广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定仪器等需要检测角度的装置和设备中。二、光电编码器由于工业机器人机械结构的限制,一般都是利用安装在关节轴处的增量式编码器读出关节的旋转角度,然后通过运动学方程求出手部在空间的位姿。而机器人上电或复位后,必须知道机身当前所处的状态。解决这个问题的方法是采用增量式光电编码器并内置电池,通过电池供电来解决增量式光电编码器断电后无法记忆的问题。其代码由电池记忆而成为绝对值,当然并非每个位置都有一一对应的代码表示,因此这种编码器也称为伪绝对式编码器。第三节速度传感器目前广泛使用的角速度传感器有测速发电机和增量式光电编码器两种。测速发电机是应用最广泛,能直接得到代表转速的电压值且具有良好实时性的一种速度测量传感器。增量式光电编码器既可以用来测量增量角位移，也可以用来测量瞬时角速度。速度传感器的输出有模拟式和数字式两种。一、测速发电机由于直流测速发电机实际上是一种微型直流发电机,它的绕组和磁路经精确设计而成。它的工作原理基于法拉第电磁感应定律,当通过线圈的磁通量恒定时式中：U为测速发电机的输出电压(V)；n为测速发电机的转速(r/min)；k为比例系数(V/(r/min))。1-永久磁铁;2-转子线圈;3-电刷;4-整流子图5-10直流测速发电机的结构一、测速发电机将测速发电机的转子与机器人伺服电机轴相连,就能测出机器人运动过程中的关节转动速度,而且测速发电机能用在机器人速度闭环系统中作为速度反馈元件,所以在机器人控制系统中得到了广泛的应用。测速发电机线性度好、灵敏度高、输出信号强,目前检测范围一般为20~40r/min,精度为0.2%~0.5%。图5-11机器人速度伺服控制系统一、测速发电机将测速发电机的转子与机器人伺服电机轴相连,就能测出机器人运动过程中的关节转动速度,而且测速发电机能用在机器人速度闭环系统中作为速度反馈元件,所以在机器人控制系统中得到了广泛的应用。测速发电机线性度好、灵敏度高、输出信号强,目前检测范围一般为20~40r/min,精度为0.2%~0.5%。图5-11机器人速度伺服控制系统二、增量式光电编码器以数字方式测速是指基于数学公式，利用计算机软件计算出速度。由于角速度是转角对时间的一阶导数,如果能测得单位时间Δt内编码器转过的角度Δθ,则编码器在该时间内的平均转速为

ω=Δθ/Δt（5-8）单位时间值取得越小，则所求得的转速越接近瞬时转速;然而时间太短,编码器通过的脉冲数太少,又会导致所得到的速度分辨率下降，一般采用时间增量测量电路来解决这一问题。二、增量式光电编码器在编码器选定后，它的每转输出脉冲数就是确定的。设一编码器的分辨率为1000脉冲/转,则编码器连续输出两个脉冲时转过的角度为

Δθ=2/1000×2π（rad）（5-9）转过该角度的时间增量可用测量电路测得。测量时利用一高频脉冲源发出连续不断的脉冲,设该脉冲源的周期为0.1ms,用一计数器测出在编码器发出两个脉冲的时间内高频脉冲源发出的脉冲数。设该计数值为100,则得时间增量为Δt=0.1×100ms=10ms角速度则为：ω=Δθ/Δt三、微硅陀螺仪微硅陀螺仪是一种新型的电子式陀螺仪(角速度传感器),可以检测移动平台绕轴倾斜的角速度。微硅陀螺仪是利用科里奥利效应而得到的单轴固态速率陀螺仪,陀螺仪采用硅素振动环状精密设计,可产生一正比于旋转速度的精确模拟直流电压输出。由微硅陀螺仪和电子倾角传感器组合构成的姿态传感器,可用于检测机器人行走过程中的运行姿态,目前在步行机器人、平行双轮电动车等上得到了较多的应用。第四节接近觉传感器接近觉传感器通常只有二值输出,用来判断在一规定距离范围内是否有物体存在,因此,接近觉传感器通常又称为接近开关。接近觉传感器主要用于物体抓取或避障类近距离工作的场合。目前使用最为广泛的接近觉传感器有电感式与电容式、光电式、霍尔效应式、超声波式和气压式五种。电感式接近觉传感器是一种利用涡流感知物体接近的接近开关,它由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。只能检测金属物体。另外,电感式接近觉传感器的检测距离会因被测对象的尺寸、金属材料,甚至金属材料表面镀层种类和厚度的不同而不同。一、电感式与电容式接近觉传感器图5-15电感式接近觉传感器的工作原理电容式接近觉传感器的测量头在测量时通常构成电容器的一个极板,而另一个极板是物体的本身,当物体移向接近开关时,物体和接近开关的介电常数会发生变化,使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化,由此便可控制开关的接通和关断。检测对象并不限于金属导体,也可以是绝缘的液体或粉状物体。动作距离是一个接近觉传感器最重要的特征,其定义为:当用标准测试板轴向接近传感器的感应面,使传感器输出信号发生变化时,传感器所测量到的传感器感应面和测试板之间的距离。一、电感式与电容式接近觉传感器光电式接近觉传感器又称为红外线光电接近开关,简称光电开关,它可利用被检测物体对红外光束的遮挡或反射，由同步回路选通来检测物体的有无。其检测对象不限于金属材质的物体,而是所有能遮挡或反射光线的物体。

光电开关一般使用的是波长接近可见光的近红外线。二、光电式接近觉传感器图5-16光电开关的构成及工作原理二、光电式接近觉传感器漫反射式(b)镜反射式(d)槽式

（c）对射式

(e)光纤式层霍尔接近觉传感器是利用霍尔效应制作的。将一块通有电流的导体或半导体薄片垂直地放在磁场中时,薄片的两端会产生电位差,这种现象就称为霍尔效应。当霍尔传感器单独使用时,只能检测有磁性的物体。当它与永久磁体以图5-18所示的结构形式联合使用时,就可以用来检测所有的铁磁体。三、霍尔接近觉传感器图5-18霍尔接近觉传感器与永久磁体组合使用的工作原理霍尔超声波传感器的工作原理基于渡越时间的测量,渡越时间T与超声波在介质中的传播速度v的乘积的一半,即是传感器与被测物体之间的距离L，即

L=vT/2(5-12)渡越时间的测量方法有脉冲回波法、相位差法和频差法。对于传感器的接收信号,也有各种检测方法,通过对接收信号的检测可提高测距精度。四、超声波传感器图5-19超声波传感器工作原理图5-20超声波传感器外观气压接近觉传感器通过检测气流喷射遇到物体时的压力变化来检测和物体之间的距离,如图5-21所示。气源送出具有一定压力p1的压缩空气,并使其从喷嘴中喷出,喷嘴离物体的距离x越小,气流喷出时的面积就越窄,气流阻力就大,反馈到检测腔室内的压力p2就越大。五、气压接近觉传感器图5-21气压接近觉传感器工作原理第五节触觉传感器触觉信息的获取是机器人对环境信息直接感知的结果。从广义上来说,它包括接触觉、压觉、力觉、滑觉、冷热觉等与接触有关的感觉。从狭义上来说,它是机械手与作业对象接触面上的力感觉。猫须传感器结构1.微动开关是一种最简单的接触觉传感器,它主要由弹簧和触头构成。触头接触外界物体后动作,造成信号通路断开或闭合,从而检测到与外界物体的接触。一、接触觉传感器接触棒触觉传感器一、接触觉传感器1-硅橡胶薄层;2-导电橡胶应变计3-聚氨基甲酸酯泡沫材料4-刚性支承架图5-24柔性薄层触觉传感器A,B-外敷传导塑料S-压力导电橡胶图5-25导电橡胶传感器结构1-下端盖;2-波纹管3-上端盖:4-压力传感器图5-26气压式触觉传感器原理图2.三种柔性触觉传感器一、接触觉传感器(a)传感器外形(b)传感器单元的转换原理1-橡胶垫片;2-金属板;3-A1支持板;4-透镜;5-LED;6-光传感器图5-27LTS-100触觉传感器3.触觉传感器阵列

（1）LTS-100触觉传感器

当弹性材料制作的触头受到法向压力作用时,触杆下伸,挡住发光二极管射向光敏二极管的部分光,光敏二极管输出随压力大小变化的电信号。阵列中感知单元的输出电流由多路模拟开关检测,经过模/数(A/D)转换成为不同的触觉数字信号,从而感知目标物体的形状。一、接触觉传感器1-自聚焦透镜;2-光源;3-物体;4-白色弹性膜;5-空气间隙;6-光学玻璃波导板;7-棱镜片;8-显微镜;9-CCD成像装置;10-图像监视器图5-28TIR触觉传咸器3.触觉传感器阵列

（2）TIR触觉传感器

基于光学全内反射原理。光源发出的光从波导板的侧面垂直入射进波导板,

当物体未接触敏感面时,波导板与白色弹性膜间存在间隙,进入波导板的大部分光线在波导板内发生全内反射。当物体接触敏感面时,白色弹性膜被压在波导板上,波导板内的光线从光学玻璃波导板射向白色弹性膜,同时波导板表面发生不同程度的变形,有光线从两者贴近部位泄漏出来,在白色弹性膜上产生漫反射。漫反射光经波导板与棱镜片射出来,形成物体触觉图像。触觉图像经自聚焦透镜、传像光缆和显微镜进入CCD成像装置。一、接触觉传感器1-硅导电橡胶基底及引线;2-柔性隔热层3-橡胶包封表皮;4-上层PVDF;5-电加热层;6-下层PVDF图5-29PVDF仿生皮肤传感器结构剖面

仿生皮肤采用具有压电效应和热释电效应的聚偏氟乙烯(PVDF)敏感材料,具有温度范围宽、体电阻高、重量轻、柔顺性好、强度高和频率响应宽等特点,采用热成形工艺容易加工成薄膜、细管或微粒。一、接触觉传感器1-橡胶基底;2-绝缘层;3-行PVDF条;4-表层;5-列PVDF条;6-PVDF层图5-30阵列式仿生皮肤传感器结构剖面采用阵列PVDF形成的多功能复合仿生皮肤,可模拟人类通过触摸识别物体形状的情况。阵列式仿生皮肤传感器的结构剖面如图5-30所示。其层状结构主要由表层、行PVDF条、列PVDF条、绝缘层、PVDF层和硅导电橡胶基底构成。二、力觉传感器图5-31六维力和力矩传感器的结构

力或力矩传感器的工作方式都是通过弹性敏感元件将被测力或力矩转换成某种位移量或变形量,然后通过各自的敏感介质把位移量或变形量转换成能够输出的电量。目前使用最广泛的是电阻应变片式六维力和力矩传感器,它能同时获取三维空间的三维力和力矩信息,广泛用于力-位置控制、轴孔配合、轮廓跟踪及双机器人协调等机器人控制领域。三、滑觉传感器

滑觉传感器用于检测机器人手部夹持物体的滑移量。机器人在抓取不知属性的物体时,其自身应能确定最佳握紧力的值。若握紧力不够,要检测被握物体的滑动速度和方向,利用该检测信号,在不损害物体的前提下,使手部最可靠的握紧物体。滑觉传感器按有无滑动方向检测功能可分为无方向性传感器、单方向性传感器和全方向性传感器三类。三、滑觉传感器图5-32滚轮式滑觉传感器

工件的滑移使滚轮转动,同轴装在滚轮上的码盘测出滚轮转角，导算出物体的滑移量。图5-33全方向性滑觉传感器的结构

金属球表面的绝缘材料构成经纬分布的导电与不导电区。当接触物体产生滑动时,金属球转动,导电与不导电区交替接触电极,产生通断信号。信号的频率反映了滑移的速度。第六节听觉传感器听觉传感器基本形态与麦克风相同。过去使用较多的是基于各种原理的麦克风,而现在常用的是具有小型、廉价、高性能特点的驻极体电容传声器。①根据识别系统的类型选择一种识别方法，并确定该识别方法所要求的语音特征参数。②采用选择的语音识别方法进行模式匹配。包括模型的建立、训练和识别三个部分。③后处理就是一个音字转换过程,还有可能包括更高层次的词法、句法和文法处理。一、语音识别技术一、语音识别技术1.特定人语音识别方式，是将事先指定的人声音中每一个字音的特征矩阵存储起来,形成一个标准模板(或叫做模板),然后再进行匹配。它首先要记忆一个或几个语音特征,而且被指定人讲话的内容也必须是事先规定好的有限的几句话。2.非特定人语音识别方法，需要对一组有代表性的人的语音进行训练,找出同一词音的共性,这种训练往往是开放式的,能对系统进行不断的修正。在系统工作时,将接收到的声音信号用同样的办法求出它们的特征矩阵,再与标准模式相比较,看它与哪个模板相同或相近,从而识别该信号的含义。二、语音识别方式

语音波形的选配方式有多种,但由于说话人的语速不能永远保持一致,因此,在与标准语音波形进行选配比较时,需要将输入的语音数据按时间轴作扩展或压缩处理,这种操作可通过计算各波形间的距离(表示相似程度)实现,称为DP(动态编程)选配,它是从多个与标准语音波形比较的计算结果中,选择波形间距离最小的作为识别结果。三、语音分析与特征的提取图5-35语音分析与特征提取示意图第七节工业机器人视觉技术一、机器视觉技术机器视觉(machinevision)技术是一门涉及人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像处理、模式识别等诸多领域的交叉学科。机器视觉主要是用计算机来模拟人的视觉功能,当然并不仅仅是人眼的简单延伸,更重要的是具有人脑的一部分功能——从客观事物的图像中提取信息,进行处理并加以理解,最终用于实际检测、测量和控制。定义:机器视觉是通过光学的装置和非接触的传感器自动地接收和处理一个真实物体的图像,以获得所需信息或用于控制机器人的运动。一、机器视觉技术一、机器视觉技术特点：(1)精度高

优秀的机器视觉系统能够对1000个或更多目标中的一个进行空间测量。(2)连续性

机器视觉系统可以使人们免受疲劳之苦。因为没有人工操作者,也就没有人为造成的操作。(3)灵活性

机器视觉系统能进行各种不同信息的获取或测量。当需求发生变化以后,只需对软件做相应改变或升级。

(4)标准性

机器视觉系统的核心是视觉图像技术,不同厂商的机器视觉系统的产品标准是一致的。二、机器视觉系统的组成图5-36汽车整车尺寸机器视觉测量系统工作过程:车辆驶人检测位置,位置传感器感知该信息后,启动计算机机器视觉系统和灯光系统,通过CCD/CMOS图像传感器与图像采集卡采集被测车辆的图像,然后由软件系统处理采集到的图像数据,并将处理结果发送给数据库服务器或进行打印。二、机器视觉系统的组成图5-37机器视觉系统的组成组成：照明系统视觉传感器图像采集卡图像处理软件显示器计算机通信(输入/输出)单元视觉传感器具有从一整幅图像中捕获数以千计的像素(pixel)的功能。图像的清晰和细腻程度通常用分辨率来衡量,以像素数量表示。在捕获图像之后,视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较,以做出分析与判断。目前,典型的光电转换器件主要有CCD图像传感器和CMOS图像传感器等固体视觉传感器。固体视觉传感器又可以分为一维线性传感器和二维线性传感器,目前二维线性传感器所捕获图像的分辨率已可达4000像素以上。固体视觉传感器具有体积小、重量轻等优点,因此应用日趋广泛。二、机器视觉系统的组成CCD图像传感器是目前最为常用的图像传感器。它集光电转换及电荷存储、电荷转移、信号读取功能于一体,是典型的固体成像器件。它存储着由光或电激励产生的信号电荷,当对它施加特定时序的脉冲时,其存储的信号电荷便能在CCD图像传感器内定向传输。二、机器视觉系统的组成图5-38CCD图像传感器原理图二、机器视觉系统的组成图5-39CCD摄像机工作原理工作原理：

被摄物体反射光线,传播到镜头→聚焦到CCD芯片上→根据光的强弱聚集相应的电荷→经周期放电,产生出表示一幅幅画面的电信号→再经过滤波、放大处理→通过摄像头输出一个标准的复合视频信号。CMOS是互补性氧化金属半导体,CMOS传感器由集成在一块芯片上的光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、A/D转换电路、图像信号处理器及控制器构成,它具有局部像素的编程随机访问功能。目前,CMOS图像传感器以其良好的集成性、低功耗、宽动态范围和输出图像几乎无拖影等特点而得到广泛应用。二、机器视觉系统的组成图像采集卡是机器视觉系统的重要组成部分。功能：对摄像机输出的视频数据进行实时的采集,并提供与PC的高速接口。图像采集卡主要完成对模拟视频信号的数字化过程。过程：视频信号→通滤波器滤波→连续的模拟信号→采样→离散的模拟信号→A/D转换器→数字信号。

图像采集/处理卡在具有A/D转换功能的同时,还具有对视频图像进行分析、处理的功能,它可以提供控制摄像头参数(如触发、曝光时间、快门速度等)的信号。二、机器视觉系统的组成光源是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。许多工业用的机器视觉系统用可见光作为光源,这主要是因为可见光容易获得,价格低,并且便于操作。常用的几种可见光源是白炽灯、日光灯、水银灯和钠光灯。但是,这些光源的一个最大缺点是光不一定能保持稳定。如何使光能在一个规定时间内保持稳定,是在机器视觉系统实用化过程中亟需解决的问题。二、机器视觉系统的组成背向照明是指将被测物放在光源和摄像机之间,它的优点是能获得高对比度的图像。前向照明是指光源和摄像机位于被测物的同侧,这种方式便于安装。结构光照明是指将光栅或线光源等投射到被测物上,根据它们产生的畸变,解调出被测物的三维信息。频闪光照明是指将高频率的光脉冲照射到物体上,要求摄像机的扫描速度与光源的频闪速度同步。二、机器视觉系统的组成计算机是机器视觉的关键组成部分,由视觉传感器得到的图像信息要由计算机存储和处理,根据各种目的输出处理后的结果。现在,除了某些大规模视觉系统之外,一般使用微型计算机或小型机就可以,不需另加图像存储器。计算机的运算速度越快,视觉系统处理图像的时间就越短。由于在制造现场中,经常有振动、灰尘、热辐射等影响,所以一般需要抗干扰能力强的工业级计算机。另外，除了通过显示器显示图形之外,还可以用打印机或绘图仪输出图像。二、机器视觉系统的组成图像处理技术(imageprocessingtechnology)又称为计算机图像处理技术,是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的技术。常用的图像处理方法包括图像增强、图像平滑、边缘锐化、图像分割、图像识别、图像编码与压缩等。在图像处理中,输入的是质量低的图像,输出的是改善质量后的图像。对图像进行处理,既可改善图像的视觉效果,又便于计算机对图像进行分析、处理和识别。三、图像处理技术三、图像处理技术图像增强

用于调整图像的对比度,突出图像中的重要细节,改善视觉质量。通常采用灰度直方图修改技术进行图像增强。图像平滑

图像的去噪声处理技术,噪声会恶化图像质量,使图像变得模糊、特征不清晰。通过邻域平均法、中值滤波法、空间域低通滤波等算法实现。边缘锐化

加强图像中的轮廓边缘和细节,形成完整的物体边界,达到将物体从图像中分离出来或将表示同一物体表面的区域检测出来的目的。图像分割

将图像分成若干部分,每一部分对应于某一物体表面,每一部分的灰度或纹理符合某一种均匀测度度量标准。有阈值处理法、边缘检测法。图像识别

利用识别算法来辨别景物中已分割好的各个物体,给这些物体赋予特定的标记。图像编码与压缩

图像数据存储与传输中的一项技术。常用的编码方法有轮廓编码和扫描编码。图5-40扫描编码方式和数据存储三、图像处理技术

扫描编码是将一张图像按一定的间距进行扫描,在每条扫描线上找出浓度相同区域的起点和长度,将编号的扫描线段的起点、长度连同号码按先后顺序存储起来。扫描线没有碰到图像时,不记录数据。四、工业机器