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(jié)合，是一個非線性、強藕合的復雜系統(tǒng)，其內(nèi)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(lǐng)域。隨著攝像設(shè)備性能價格比和計算機信息處理速度的提高，以及有關(guān)理論的日益完善，視覺伺服已具備實際應(yīng)用的技術(shù)條件，相關(guān)的技術(shù)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(zhuǎn)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(cè)重于研究以應(yīng)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(wù)相關(guān)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(zhuǎn)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(yīng)用于電子、汽車、機械等工業(yè)部門和醫(yī)學、軍事領(lǐng)域。計算機視覺應(yīng)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(shè)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(jié)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(shè)的參數(shù)進行比較；決策：傳感器基于用戶設(shè)定的容錯參數(shù)進行決策，最后輸出結(jié)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(diào)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(yīng)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(yīng)用于測量應(yīng)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(gòu)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用而設(shè)計，它易于從一個應(yīng)用移植到另一個應(yīng)用，而且視覺傳感器的設(shè)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(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展，已經(jīng)逐漸進入了原PC架構(gòu)的圖像檢測領(lǐng)域，如精密測量、質(zhì)量檢測、零件分類及定位等。