目前，在全世界的制造業(yè)中，工業(yè)機器人已經(jīng)在生產(chǎn)中起到了越來越重要的作用。為了使機器人能夠勝任更復雜的工作，機器人不但要有更好的控制系統(tǒng)，還需要更多地感知環(huán)境的變化。其中機器人視覺以其信息量

　　大、信息完整成為最重要的機器人感知功能。

　　機器人視覺伺服系統(tǒng)是機器視覺和機器人控制的有機結合，是一個非線性、強藕合的復雜系統(tǒng)，其內容涉及圖象處理、機器人運動學和動力學、控制理論等研究領域。隨著攝像設備性能價格比和計算機信息處理速度的提高，以及有關理論的日益完善，視覺伺服已具備實際應用的技術條件，相關的技術問題也成為當前研究的熱點。

　　機器人視覺是使機器人具有視覺感知功能的系統(tǒng)。機器人視覺可以通過視覺傳感器獲取環(huán)境的一維、二維和三維圖像，并通過視覺處理器進行分析和解釋，進而轉換為符號，讓機器人能夠辨識物體，并確定其位置及各種狀態(tài)。機器人視覺視覺側重于研究以應用為背景的專用視覺系統(tǒng)，只提供對執(zhí)行某一特定任務相關的景物描述。機器人視覺硬件主要包括圖像獲取和視覺處理兩部分，而圖像獲取由照明系統(tǒng)、視覺傳感器、模擬－數(shù)字轉換器和幀存儲器等組成。根據(jù)功能不同，機器人視覺可分為視覺檢驗和視覺引導兩種，廣泛應用于電子、汽車、機械等工業(yè)部門和醫(yī)學、軍事領域。計算機視覺應用多采用光電傳感器、視覺傳感器或者視覺系統(tǒng)來實現(xiàn)。光電傳感器結構簡單，價格便宜，但是功能十分單一；基于PC機的視覺系統(tǒng)具有靈活的配置，并且具有優(yōu)秀的處理性能和擴展能力，適合于各種視覺應用，但是系統(tǒng)相對比較復雜，開發(fā)周期長，價格也昂貴。視覺傳感器則具有價格適中、開發(fā)簡單、體積小巧、可擴展性強等優(yōu)點。

　　視覺傳感器通常是指綜合了光學設備功能和圖像處理功能的獨立傳感器，它在保持靈活性的同時提供準確的決策結果。視覺傳感的工作原理如圖1所示，其工作流程分為三步。采集：攝像頭捕獲對象或者對象上某一部分的圖像；分析：圖像傳輸?shù)酱鎯ζ髦羞M行處理、分析并和預設的參數(shù)進行比較；決策：傳感器基于用戶設定的容錯參數(shù)進行決策，最后輸出結果。

　　視覺傳感器與光電傳感器的傳感模式相同，只是前者需要外置的光源。但是光電傳感器只能產(chǎn)生一束光，即只能檢測某一個點；而視覺傳感器可以檢測某一個區(qū)域并產(chǎn)生數(shù)以千計的像素，而且通過調節(jié)傳感器鏡頭可以改變檢測區(qū)域的大小，在多點檢測應用場合下只能使用視覺傳感器。視覺傳感器還擁有很強的分析能力。它可以分析圖像的形狀、大小和位置，能廣泛應用于測量應用、模式匹配和視覺運動導向。視覺傳感器也具備強大的通訊功能，它不僅能夠輸出數(shù)字信號和模擬信號，也可以通過串口VGA（Video Graphics Array）接口或以太網(wǎng)口等標準通訊口傳輸大量數(shù)據(jù)，包括被檢測部件的特征信息和數(shù)字圖像等等。當然，完善的視覺系統(tǒng)具有性能更高的硬件和通用性更好的軟件。 PC架構的圖像處理系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在其通用性、可擴充性、靈活性上。在一些高速（100幀以上）、高分辨率（百萬像素以上）或檢測算法復雜、需要大存儲器的應用場合，視覺傳感器有時就難以勝任。但是，視覺系統(tǒng)價格昂貴，軟件需要定制，其開發(fā)工作復雜，開發(fā)周期長，從而限制了它的應用場合。

　　圖1 視覺傳感器工作流程

　　Fig. 1 Work flow of vision sensors

　　視覺傳感器并非為特定應用而設計，它易于從一個應用移植到另一個應用，而且視覺傳感器的設置、組態(tài)和支持都非常簡單，生產(chǎn)線上的人就可以完成這些工作。隨著微處理器、DSP、FPGA運算能力的增強，存儲器集成度增加和成本的降低，視覺傳感器檢測軟件的功能不斷豐富，視覺傳感器的應用領域不斷擴展，已經(jīng)逐漸進入了原PC架構的圖像檢測領域，如精密測量、質量檢測、零件分類及定位等。