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制造業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程加快 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)逐步走熱

作者：admin  來(lái)源：本站  發(fā)表時(shí)間：2013/3/26 8:51:46  點(diǎn)擊：3598

機(jī)器視覺(jué)的一個(gè)重要作用在于對(duì)工業(yè)自動(dòng)化水平提升的推動(dòng)，這正是目前國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)的發(fā)展動(dòng)力。而用戶(hù)的需求無(wú)疑是機(jī)器視覺(jué)得以普及發(fā)展的諸多因素中最具決定性的。隨著中國(guó)制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)機(jī)器視覺(jué)的需求也有了進(jìn)一步的提高，這不僅僅表現(xiàn)在市場(chǎng)的容量上，更體現(xiàn)在了用戶(hù)對(duì)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品的質(zhì)量及性能的要求上。目前，機(jī)器視覺(jué)正由過(guò)去單純的采集、分析、傳遞數(shù)據(jù)，判斷動(dòng)作，逐漸朝著開(kāi)放性的方向發(fā)展，這一趨勢(shì)也預(yù)示著機(jī)器視覺(jué)將與自動(dòng)化更進(jìn)一步的融合，彩色視覺(jué)系統(tǒng)、3D監(jiān)測(cè)效果、嵌入式技術(shù)、硬件與軟件的搭配、解決方案等成為機(jī)器視覺(jué)最新的技術(shù)動(dòng)態(tài)。 

機(jī)器視覺(jué)也需要色彩 

盡管在過(guò)去的幾年里機(jī)器視覺(jué)經(jīng)歷了一些革命性的變化，但是彩色圖像處理領(lǐng)域仍然以相對(duì)較慢的速度在發(fā)展，其中一個(gè)主要的原因是用彩色解決一個(gè)機(jī)器視覺(jué)問(wèn)題總是比等價(jià)的灰度圖像方案需要更多的成本和處理能力。但是在最近幾年里這種情況有所改觀(guān)。

隨著視覺(jué)被應(yīng)用于半導(dǎo)體、醫(yī)藥、紡織等各個(gè)行業(yè)，普通的灰度視覺(jué)系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。在一些應(yīng)用中，必須使用彩色機(jī)器視覺(jué)功能，例如彩色模式匹配、色譜分析、印刷色彩檢測(cè)、包裝盒識(shí)別等功能。 

針對(duì)彩色視覺(jué)應(yīng)用的需求，NI提供了軟硬件的解決方案。硬件上，NI支持上千種來(lái)自不同廠(chǎng)商的攝像頭，能夠采集來(lái)自各種模擬攝像頭，1394攝像頭或者CameraLink攝像頭上傳來(lái)的彩色圖像。同時(shí)NI對(duì)于圖像提供了強(qiáng)大的軟件支持，在VisionBuilderAI以及VDM中均包含多種彩色圖像處理函數(shù)，能夠直接基于原始的彩色圖像完成定位，模式匹配，彩色分割，色譜分析等功能。 

康耐視公司近日也推出In-SightMicro產(chǎn)品系列的三款彩色視覺(jué)系統(tǒng)。其中新型的In-Sight1403C是一款200萬(wàn)像素（分辨率為1600×1200）的系統(tǒng)，能夠?qū)Χ喾N彩色應(yīng)用進(jìn)行高分辨率檢查。 

彩色視覺(jué)系統(tǒng)產(chǎn)品一直是凌華研發(fā)的方向，但是在凌華看來(lái)，彩色應(yīng)用只應(yīng)用在彩色應(yīng)用適合的場(chǎng)合，相比灰度的視覺(jué)系統(tǒng)不存在誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣的區(qū)別，只是看誰(shuí)更適合。例如醫(yī)療行業(yè)，針對(duì)X-ray的影像分析，高位階的灰度圖像處理會(huì)是首選，而針對(duì)內(nèi)窺鏡輔助病理分析，彩色圖像處理又成為必須的。所以，彩色視覺(jué)系統(tǒng)，由于成像系統(tǒng)涉及相對(duì)復(fù)雜、數(shù)據(jù)量（信息量）比較大、圖像處理算法要求較高，在前幾年發(fā)展受到一定限制，沒(méi)有灰度分析的視覺(jué)系統(tǒng)成功應(yīng)用多，而這幾年會(huì)在克服技術(shù)瓶頸后得到一個(gè)飛速的發(fā)展。 

3D檢測(cè)應(yīng)用需求增加 

以前用戶(hù)可能只需要2D的效果，現(xiàn)在越來(lái)越多的用戶(hù)開(kāi)始要求能夠?qū)崿F(xiàn)3D的檢測(cè)效果，施克的3D視覺(jué)傳感器就是跟隨著用戶(hù)的需要而研發(fā)出來(lái)的。RangerC產(chǎn)品系列采用相機(jī)連接技術(shù)與PC進(jìn)行連接，這樣就簡(jiǎn)化了集成過(guò)程并且提高了采集速率。在3D模式下，RangerC每秒采集約30000幅圖片，每一張圖片包含1536個(gè)高質(zhì)量三維坐標(biāo)，相當(dāng)于每秒4500萬(wàn)個(gè)3D點(diǎn)。 

基于嵌入式的產(chǎn)品將成為主流

早在幾年前，就有專(zhuān)家預(yù)測(cè)，基于嵌入式的產(chǎn)品將逐漸取代板卡式產(chǎn)品成為機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品的主流形式。

近年來(lái)，機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展主要集中在智能化和集成化兩個(gè)方面。一方面，隨著硬件處理能力的不斷提高，工程師們得以采用更先進(jìn)的視覺(jué)算法，解決復(fù)雜的視覺(jué)問(wèn)題。另一方面，自動(dòng)化應(yīng)用的需求也逐漸引導(dǎo)著機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)從傳統(tǒng)的基于PC的板卡式產(chǎn)品向采集、分析、判斷一體化的嵌入式系統(tǒng)的方向發(fā)展，基于嵌入式的產(chǎn)品將逐漸取代板卡式產(chǎn)品。嵌入式操作系統(tǒng)絕大部分是以C語(yǔ)言為基礎(chǔ)的，使用C高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)帶有基礎(chǔ)性的工作，可以提高工作效率，縮短開(kāi)發(fā)周期，更主要的是開(kāi)發(fā)出的產(chǎn)品可靠性高、可維護(hù)性好、便于不斷完善和升級(jí)換代等。

而在工業(yè)檢查機(jī)器中，用戶(hù)也更傾向于使用帶有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備，由于不需要單獨(dú)的IT部門(mén)支持，這使得實(shí)際操作具備更好的獨(dú)立性、可靠性。有專(zhuān)家指出智能相機(jī)以及高性能的嵌入式視覺(jué)處理系統(tǒng)在將來(lái)將占據(jù)視覺(jué)硬件市場(chǎng)的主要份額。NI近日就發(fā)布了全新的嵌入式機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，可幫助制造行業(yè)工程師和系統(tǒng)集成商在進(jìn)行產(chǎn)品分類(lèi)、裝配驗(yàn)證以及包裝檢查等應(yīng)用時(shí)，快速建立高速實(shí)時(shí)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)。

軟件地位在提升

機(jī)器視覺(jué)有一個(gè)通俗的解釋?zhuān)�就是用機(jī)器來(lái)取代人眼進(jìn)行測(cè)量和判斷。隨著嵌入式處理器技術(shù)的發(fā)展，視覺(jué)處理硬件的處理能力日漸增強(qiáng)，同時(shí)也帶來(lái)了軟件地位的提升。在圖像質(zhì)量一定的條件下，處理軟件和圖像算法的好壞能夠直接決定判斷結(jié)構(gòu)的正確與否，所以視覺(jué)軟件在整個(gè)系統(tǒng)中所處的地位是至關(guān)重要的。

從機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用作為一個(gè)光機(jī)電一體的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，成功與否的決定因素從來(lái)都是一個(gè)綜合實(shí)力的評(píng)估。如今在機(jī)器視覺(jué)上的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)已經(jīng)不再局限于硬件本身，而是更多的轉(zhuǎn)向與之搭配的軟件。正是基于這個(gè)原因，除了繼續(xù)在運(yùn)動(dòng)控制和系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行投入外，凌華也漸漸開(kāi)始了向系統(tǒng)整合方案供應(yīng)商的角色轉(zhuǎn)變。在圖像處理軟件方面，從1998年就開(kāi)始與比利時(shí)Euresys公司開(kāi)始合作，目前已經(jīng)積累了大量的客戶(hù)和成熟應(yīng)用。

NI也針對(duì)不同應(yīng)用為工程師提供了相應(yīng)的軟件平臺(tái)。針對(duì)精密設(shè)備制造，實(shí)驗(yàn)室視覺(jué)處理等應(yīng)用，NI提供了強(qiáng)大的視覺(jué)開(kāi)發(fā)模塊VDM。視覺(jué)開(kāi)發(fā)模塊能夠支持在LabVIEW以及VC，VB等多種平臺(tái)下進(jìn)行開(kāi)發(fā)，內(nèi)涵數(shù)百種強(qiáng)大的視覺(jué)工具，能夠?qū)崿F(xiàn)精確測(cè)量，定位以及模式匹配等功能，適合專(zhuān)業(yè)視覺(jué)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)人員。針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)視覺(jué)應(yīng)用，NI提供的是靈活易用的配置型軟件平臺(tái)VisionBuilderAI。VisionBuilderAI中同樣內(nèi)置了上百種常見(jiàn)的視覺(jué)處理工具，用戶(hù)無(wú)需編程就能夠解決絕大多數(shù)的視覺(jué)應(yīng)用，適合非專(zhuān)業(yè)的機(jī)器視覺(jué)終端用戶(hù)開(kāi)發(fā)靈活的視覺(jué)應(yīng)用。

康耐視則推出了In-SightExplorer4.3版軟件并為EasyBuilder?配置環(huán)境提供了6種新型視覺(jué)工具和22個(gè)過(guò)濾器。此外，還在In-Sight視覺(jué)系統(tǒng)中的大量通信功能中新增了對(duì)CC-link和MCProtocol兩項(xiàng)通信協(xié)議的支持，這兩項(xiàng)協(xié)議主要用于MitsubishiElectric的自動(dòng)排序器。

離不開(kāi)的解決方案

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)發(fā)展至今，一直與工業(yè)自動(dòng)化密不可分。機(jī)器視覺(jué)的軟硬件產(chǎn)品已逐漸成為生產(chǎn)制造各個(gè)階段的必要部分，這就對(duì)于系統(tǒng)的集成性提出了更高的要求。工業(yè)自動(dòng)化企業(yè)要求能夠與測(cè)試或控制系統(tǒng)協(xié)同工作的一體化工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)，而非獨(dú)立的視覺(jué)應(yīng)用。在當(dāng)前，越來(lái)越多的企業(yè)對(duì)機(jī)器視覺(jué)提出了與現(xiàn)有生產(chǎn)線(xiàn)或者測(cè)試控制系統(tǒng)配合使用的要求，這就要求機(jī)器視覺(jué)廠(chǎng)商們不僅提供獨(dú)立的視覺(jué)產(chǎn)品，而是提供能夠與工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)集成的完整的解決方案。

在制造型企業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)中，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)不僅需要與現(xiàn)場(chǎng)的控制系統(tǒng)配合使用，同時(shí)還要考慮到與工廠(chǎng)信息系統(tǒng)的連接。一般的視覺(jué)系統(tǒng)供應(yīng)商往往僅提供視覺(jué)方面的解決方案，而將它與工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)集成的問(wèn)題留給了集成商或者終端用戶(hù)。NI為工業(yè)自動(dòng)化提供了一個(gè)統(tǒng)一的軟件環(huán)境以及多樣的模塊化的硬件平臺(tái)，如可編程自動(dòng)化控制器（PAC），工業(yè)觸摸屏以及基于確定性以太網(wǎng)的分布式I/O等。用戶(hù)得以在LabVIEW這一專(zhuān)為工程師設(shè)計(jì)的圖形化開(kāi)發(fā)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺(jué)，運(yùn)動(dòng)控制，人機(jī)界面及數(shù)據(jù)采集等功能。同時(shí)LabVIEW強(qiáng)大的兼容性也能夠保證系統(tǒng)無(wú)縫連接到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)以及企業(yè)管理系統(tǒng)，以最小的代價(jià)構(gòu)建一個(gè)完整的自動(dòng)化平臺(tái)。

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