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制造業(yè)自動化進程加快 機器視覺技術(shù)逐步走熱

作者：admin  來源：本站  發(fā)表時間：2013/3/26 8:51:46  點擊：3554

機器視覺的一個重要作用在于對工業(yè)自動化水平提升的推動，這正是目前國內(nèi)機器視覺市場的發(fā)展動力。而用戶的需求無疑是機器視覺得以普及發(fā)展的諸多因素中最具決定性的。隨著中國制造業(yè)的進一步發(fā)展，對機器視覺的需求也有了進一步的提高，這不僅僅表現(xiàn)在市場的容量上，更體現(xiàn)在了用戶對機器視覺產(chǎn)品的質(zhì)量及性能的要求上。目前，機器視覺正由過去單純的采集、分析、傳遞數(shù)據(jù)，判斷動作，逐漸朝著開放性的方向發(fā)展，這一趨勢也預示著機器視覺將與自動化更進一步的融合，彩色視覺系統(tǒng)、3D監(jiān)測效果、嵌入式技術(shù)、硬件與軟件的搭配、解決方案等成為機器視覺最新的技術(shù)動態(tài)。 

機器視覺也需要色彩 

盡管在過去的幾年里機器視覺經(jīng)歷了一些革命性的變化，但是彩色圖像處理領(lǐng)域仍然以相對較慢的速度在發(fā)展，其中一個主要的原因是用彩色解決一個機器視覺問題總是比等價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。

隨著視覺被應用于半導體、醫(yī)藥、紡織等各個行業(yè)，普通的灰度視覺系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足用戶的需求。在一些應用中，必須使用彩色機器視覺功能，例如彩色模式匹配、色譜分析、印刷色彩檢測、包裝盒識別等功能。 

針對彩色視覺應用的需求，NI提供了軟硬件的解決方案。硬件上，NI支持上千種來自不同廠商的攝像頭，能夠采集來自各種模擬攝像頭，1394攝像頭或者CameraLink攝像頭上傳來的彩色圖像。同時NI對于圖像提供了強大的軟件支持，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系統(tǒng)。其中新型的In-Sight1403C是一款200萬像素（分辨率為1600×1200）的系統(tǒng)，能夠?qū)Χ喾N彩色應用進行高分辨率檢查。 

彩色視覺系統(tǒng)產(chǎn)品一直是凌華研發(fā)的方向，但是在凌華看來，彩色應用只應用在彩色應用適合的場合，相比灰度的視覺系統(tǒng)不存在誰優(yōu)誰劣的區(qū)別，只是看誰更適合。例如醫(yī)療行業(yè)，針對X-ray的影像分析，高位階的灰度圖像處理會是首選，而針對內(nèi)窺鏡輔助病理分析，彩色圖像處理又成為必須的。所以，彩色視覺系統(tǒng)，由于成像系統(tǒng)涉及相對復雜、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，沒有灰度分析的視覺系統(tǒng)成功應用多，而這幾年會在克服技術(shù)瓶頸后得到一個飛速的發(fā)展。 

3D檢測應用需求增加 

以前用戶可能只需要2D的效果，現(xiàn)在越來越多的用戶開始要求能夠?qū)崿F(xiàn)3D的檢測效果，施克的3D視覺傳感器就是跟隨著用戶的需要而研發(fā)出來的。RangerC產(chǎn)品系列采用相機連接技術(shù)與PC進行連接，這樣就簡化了集成過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個高質(zhì)量三維坐標，相當于每秒4500萬個3D點。 

基于嵌入式的產(chǎn)品將成為主流

早在幾年前，就有專家預測，基于嵌入式的產(chǎn)品將逐漸取代板卡式產(chǎn)品成為機器視覺產(chǎn)品的主流形式。

近年來，機器視覺的發(fā)展主要集中在智能化和集成化兩個方面。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的視覺算法，解決復雜的視覺問題。另一方面，自動化應用的需求也逐漸引導著機器視覺系統(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語言為基礎(chǔ)的，使用C高級語言進行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)是一項帶有基礎(chǔ)性的工作，可以提高工作效率，縮短開發(fā)周期，更主要的是開發(fā)出的產(chǎn)品可靠性高、可維護性好、便于不斷完善和升級換代等。

而在工業(yè)檢查機器中，用戶也更傾向于使用帶有實時操作系統(tǒng)的嵌入式設備，由于不需要單獨的IT部門支持，這使得實際操作具備更好的獨立性、可靠性。有專家指出智能相機以及高性能的嵌入式視覺處理系統(tǒng)在將來將占據(jù)視覺硬件市場的主要份額。NI近日就發(fā)布了全新的嵌入式機器視覺系統(tǒng)，可幫助制造行業(yè)工程師和系統(tǒng)集成商在進行產(chǎn)品分類、裝配驗證以及包裝檢查等應用時，快速建立高速實時機器視覺系統(tǒng)。

軟件地位在提升

機器視覺有一個通俗的解釋，就是用機器來取代人眼進行測量和判斷。隨著嵌入式處理器技術(shù)的發(fā)展，視覺處理硬件的處理能力日漸增強，同時也帶來了軟件地位的提升。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，所以視覺軟件在整個系統(tǒng)中所處的地位是至關(guān)重要的。

從機器視覺應用作為一個光機電一體的實際應用來看，成功與否的決定因素從來都是一個綜合實力的評估。如今在機器視覺上的競爭焦點已經(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。正是基于這個原因，除了繼續(xù)在運動控制和系統(tǒng)平臺上進行投入外，凌華也漸漸開始了向系統(tǒng)整合方案供應商的角色轉(zhuǎn)變。在圖像處理軟件方面，從1998年就開始與比利時Euresys公司開始合作，目前已經(jīng)積累了大量的客戶和成熟應用。

NI也針對不同應用為工程師提供了相應的軟件平臺。針對精密設備制造，實驗室視覺處理等應用，NI提供了強大的視覺開發(fā)模塊VDM。視覺開發(fā)模塊能夠支持在LabVIEW以及VC，VB等多種平臺下進行開發(fā)，內(nèi)涵數(shù)百種強大的視覺工具，能夠?qū)崿F(xiàn)精確測量，定位以及模式匹配等功能，適合專業(yè)視覺系統(tǒng)的開發(fā)人員。針對工業(yè)生產(chǎn)線視覺應用，NI提供的是靈活易用的配置型軟件平臺VisionBuilderAI。VisionBuilderAI中同樣內(nèi)置了上百種常見的視覺處理工具，用戶無需編程就能夠解決絕大多數(shù)的視覺應用，適合非專業(yè)的機器視覺終端用戶開發(fā)靈活的視覺應用。

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種新型視覺工具和22個過濾器。此外，還在In-Sight視覺系統(tǒng)中的大量通信功能中新增了對CC-link和MCProtocol兩項通信協(xié)議的支持，這兩項協(xié)議主要用于MitsubishiElectric的自動排序器。

離不開的解決方案

機器視覺技術(shù)發(fā)展至今，一直與工業(yè)自動化密不可分。機器視覺的軟硬件產(chǎn)品已逐漸成為生產(chǎn)制造各個階段的必要部分，這就對于系統(tǒng)的集成性提出了更高的要求。工業(yè)自動化企業(yè)要求能夠與測試或控制系統(tǒng)協(xié)同工作的一體化工業(yè)自動化系統(tǒng)，而非獨立的視覺應用。在當前，越來越多的企業(yè)對機器視覺提出了與現(xiàn)有生產(chǎn)線或者測試控制系統(tǒng)配合使用的要求，這就要求機器視覺廠商們不僅提供獨立的視覺產(chǎn)品，而是提供能夠與工業(yè)自動化系統(tǒng)集成的完整的解決方案。

在制造型企業(yè)的生產(chǎn)線中，機器視覺系統(tǒng)不僅需要與現(xiàn)場的控制系統(tǒng)配合使用，同時還要考慮到與工廠信息系統(tǒng)的連接。一般的視覺系統(tǒng)供應商往往僅提供視覺方面的解決方案，而將它與工業(yè)自動化系統(tǒng)集成的問題留給了集成商或者終端用戶。NI為工業(yè)自動化提供了一個統(tǒng)一的軟件環(huán)境以及多樣的模塊化的硬件平臺，如可編程自動化控制器（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。用戶得以在LabVIEW這一專為工程師設計的圖形化開發(fā)平臺上實現(xiàn)機器視覺，運動控制，人機界面及數(shù)據(jù)采集等功能。同時LabVIEW強大的兼容性也能夠保證系統(tǒng)無縫連接到遠程數(shù)據(jù)庫以及企業(yè)管理系統(tǒng)，以最小的代價構(gòu)建一個完整的自動化平臺。

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