如今，機(jī)器視覺在制造業(yè)中扮演著越來(lái)越重要的角色，各大視覺產(chǎn)品廠商營(yíng)業(yè)額連續(xù)高速增長(zhǎng)，市場(chǎng)前景一片大好。
不過(guò)，老實(shí)說(shuō)，盡管當(dāng)下主流的機(jī)器視覺技術(shù)已經(jīng)看上去十分牛掰了，但實(shí)際上它們?cè)谠O(shè)備系統(tǒng)中基本上都還是相對(duì)獨(dú)立的，有時(shí)甚至可以說(shuō)是非常封閉的。視覺產(chǎn)品與控制系統(tǒng)之間的接口極為有限，也談不上什么信息和數(shù)據(jù)的相互共享。
這其實(shí)在一定程度上增加了在設(shè)備產(chǎn)線中集成和使用視覺技術(shù)的難度，因?yàn)橛脩舨粌H需要同時(shí)操作和維護(hù)兩套各自獨(dú)立的控制系統(tǒng)，還必須為了兩套系統(tǒng)之間的各種(實(shí)時(shí))數(shù)據(jù)交互而投入大量人力、硬件和時(shí)間成本。
尤其是現(xiàn)在的工業(yè)制造流程中，有越來(lái)越多的環(huán)節(jié)需要用到視覺技術(shù)，除了幫助識(shí)別和采集產(chǎn)品信息，還需要直接參與各種實(shí)時(shí)的機(jī)器控制。雙重系統(tǒng)帶來(lái)的復(fù)雜性，極大的抬高了機(jī)器視覺的應(yīng)用門檻。
然而，不知大家注意到?jīng)]有，近來(lái)有一批傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)供應(yīng)商，就跟商量好似的，扎堆兒布局視覺產(chǎn)品。事實(shí)上，只要稍微瀏覽一下自動(dòng)化廠商們對(duì)外公布的產(chǎn)品信息，就已經(jīng)能夠很容易讀到機(jī)器視覺技術(shù)接下來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)了。
先是 OMRON 在 9 月底收購(gòu)了一家美資讀碼設(shè)備制造商 MICROSCAN。
從目前看，OMRON 的動(dòng)作算是比較快的，早在當(dāng)初發(fā)布 NJ/NX 控制器時(shí)，就已經(jīng)借助 EtherCAT
將自家成熟的視覺技術(shù)集成到新的自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)上了。不過(guò)，如果看一下單獨(dú)掛在控制器下面的視覺控制器，就能隱約感覺到其系統(tǒng)仍然有進(jìn)一步優(yōu)化整合的空間。
緊接著在紐倫堡舉行的 SPS IDC Drive 上，幾家來(lái)自歐洲的自動(dòng)化公司，不約而同的展示了各自的新款視覺產(chǎn)品和解決方案。
SIEMENS 以全新的 MV540 高性能工業(yè)相機(jī)，擴(kuò)充了其原有的視覺產(chǎn)品線。
同樣是來(lái)自德國(guó)的 Beckhoff，在其新版本的 TwinCAT 3 中， 集成了多種機(jī)器視覺功能。
而來(lái)自?shī)W地利，現(xiàn)已是 ABB 旗下品牌的 B&R，則是基于 Automation PC / 以太網(wǎng) POWERLINK
技術(shù)的設(shè)備控制系統(tǒng)，推出了首款機(jī)器視覺產(chǎn)品：上圖這款橙色相機(jī)。雖然 B&R 此次僅展出了一款橙色相機(jī)的原型機(jī)，但其官方在 SPS IDC Drive
上就表示，已經(jīng)有一些機(jī)器制造商在使用他們的集成機(jī)器視覺技術(shù)開發(fā)新的產(chǎn)線設(shè)備了，并有望在 2018 年的 SPS IDC Drive
上帶著這些成功案例，發(fā)布全系列視覺產(chǎn)品，和完整的集成機(jī)器視覺系統(tǒng)解決方案。
與此同時(shí)，風(fēng)頭正勁的 Rockwell Automation 在拒絕了愛默生 290 億美元收購(gòu)要約后 ，立刻轉(zhuǎn)身收購(gòu)了一家來(lái)自蘇格蘭愛丁堡、提供
3D 圖像技術(shù)的公司 Odos Imaging。相比之下，Rockwell Automation這次似乎就顯得慢了不止半拍。目前我們?nèi)匀缓茈y預(yù)測(cè)，在完成這次對(duì)
Odos Imaging 的收購(gòu)后，公司要用多久才能將這套完全獨(dú)立的第三方視覺產(chǎn)品融入其互聯(lián)企業(yè)的系統(tǒng)架構(gòu)中，以及會(huì)帶給用戶怎樣的應(yīng)用體驗(yàn)…
那么將機(jī)器視覺和自動(dòng)化控制“兩個(gè)世界”的技術(shù)整合在一起，會(huì)在性能、成本以及應(yīng)用體驗(yàn)等各方面給用戶帶來(lái)怎樣的影響和改變?這其實(shí)就是集成機(jī)器視覺系統(tǒng)要幫助用戶解決的問(wèn)題。
在集成機(jī)器視覺系統(tǒng)中，機(jī)器視覺僅僅是作為設(shè)備控制的一個(gè)應(yīng)用模塊，被整合到產(chǎn)線設(shè)備的控制系統(tǒng)中。用戶無(wú)需再考慮系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互和界面切換，僅使用一套自動(dòng)化控制系統(tǒng)，即可以完成對(duì)各類應(yīng)用參數(shù)的設(shè)置和調(diào)整。
機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用將因此而被極大簡(jiǎn)化，設(shè)備的總體成本也會(huì)得到顯著的優(yōu)化。
貌似這樣說(shuō)還是太過(guò)于抽象了。接下來(lái)，讓我們看幾個(gè)在機(jī)器視覺的應(yīng)用過(guò)程中可能出現(xiàn)的場(chǎng)景。
首先，若要將產(chǎn)品圖像信息(如產(chǎn)品標(biāo)識(shí)、條碼/二維碼、品質(zhì)瑕疵…等)快速呈現(xiàn)到產(chǎn)線和管理系統(tǒng)的屏幕上，如：操作員終端、工廠大屏幕、中控室…等，在集成機(jī)器視覺系統(tǒng)中將變得極為簡(jiǎn)單，很可能也就是點(diǎn)幾下鼠標(biāo)的事情。
其次，在集成機(jī)器視覺系統(tǒng)中，將更容易實(shí)現(xiàn)對(duì)高速運(yùn)動(dòng)中的物體的精準(zhǔn)圖像捕捉，無(wú)需再在相機(jī)上接入編碼器，直接使用由高速傳感器觸發(fā)獲取的輸送線位置，就可以完成對(duì)相機(jī)快門的實(shí)時(shí)控制。
而如果要在識(shí)別出產(chǎn)品瑕疵后進(jìn)一步對(duì)其做出準(zhǔn)確的剔廢動(dòng)作，目測(cè)用幾條運(yùn)控指令就完全可以搞定了。
再比如，若要對(duì)產(chǎn)線上的每個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行雙重甚至多次圖像識(shí)別，例如：需要同時(shí)記錄產(chǎn)品條碼、標(biāo)簽和外觀，傳統(tǒng)的做法需要為相鄰的幾臺(tái)相機(jī)各接入一支光電觸發(fā)傳感器和編碼器。
但如果使用集成機(jī)器視覺系統(tǒng)，就只需將一個(gè)光電輸入信號(hào)、多臺(tái)視覺相機(jī)和輸送帶編碼器通過(guò)運(yùn)控總線接入同一個(gè)設(shè)備控制系統(tǒng)，并基于輸送帶上的產(chǎn)品位置完成對(duì)相機(jī)快門動(dòng)作的精準(zhǔn)觸發(fā)，硬件連接和軟件邏輯都將因此變得非常簡(jiǎn)單。
另外，對(duì)于那些需要使用視覺技術(shù)輔助機(jī)器人操作的設(shè)備應(yīng)用，使用集成機(jī)器視覺系統(tǒng)將可以把產(chǎn)品圖像識(shí)別和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制整合到同一個(gè)時(shí)間軸和空間坐標(biāo)系中，從而省去兩套系統(tǒng)之間大量繁瑣的位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作。
在機(jī)器視覺應(yīng)用中，根據(jù)不同的產(chǎn)品/背景組合，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整相機(jī)鏡頭和光源的參數(shù)設(shè)置(如：對(duì)焦、顏色…等)，對(duì)于畫面捕捉的質(zhì)量和圖像識(shí)別的性能也是極為重要的。如果將視覺技術(shù)集成、整合到設(shè)備控制系統(tǒng)中，那么用戶僅通過(guò)在控制軟件中編寫的程序邏輯，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些分散在設(shè)備各處的視覺元件的自動(dòng)設(shè)置和靈活調(diào)整，而無(wú)需再在現(xiàn)場(chǎng)逐一手動(dòng)操作。這將極大的簡(jiǎn)化設(shè)備調(diào)試和運(yùn)維的流程。
不難看出，若要將機(jī)器視覺整合到設(shè)備控制系統(tǒng)中，除了需要有一套集成視覺功能的設(shè)備控制器和系統(tǒng)軟件，統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)路也是必不可少的;并且，為了能夠?qū)崿F(xiàn)上述諸多基于視覺檢測(cè)的高動(dòng)態(tài)運(yùn)控功能，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還必須具備足夠的實(shí)時(shí)確定性，以確保系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)各組件之間時(shí)鐘同步。
那么，是不是說(shuō)集成機(jī)器視覺技術(shù)就將會(huì)給傳統(tǒng)的視覺技術(shù)市場(chǎng)帶來(lái)什么顛覆性影響呢?
這個(gè)嘛，基本上應(yīng)該是不存在的?
一方面，現(xiàn)階段傳統(tǒng)的視覺產(chǎn)品廠商在這個(gè)專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)還是十分明顯的。所以，目測(cè)短期內(nèi)被集成機(jī)器視覺系統(tǒng)所替代的，應(yīng)該是那些相對(duì)簡(jiǎn)單的入門級(jí)視覺應(yīng)用，而不會(huì)是難度較高的復(fù)雜應(yīng)用。這就好像，智能手機(jī)淘汰了卡片機(jī)，卻仍然無(wú)法取代單反相機(jī)，是一樣的道理。
另一方面，我相信傳統(tǒng)的專業(yè)視覺技術(shù)廠商們也一定看到了機(jī)器視覺將逐步融入設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的趨勢(shì)，在自動(dòng)化廠商不斷完善和升級(jí)視覺產(chǎn)品的同時(shí)，它們也必將會(huì)積極的采取各種應(yīng)對(duì)策略，例如：在產(chǎn)品中融入標(biāo)準(zhǔn)的總線協(xié)議、開放視覺產(chǎn)品接口、尋求與自動(dòng)化廠商的合作…等等。
從這個(gè)意義上說(shuō)，盡管集成機(jī)器視覺的方向已經(jīng)很明確的，但這項(xiàng)技術(shù)的成熟和普及，必定不是一蹴而就、立竿見影的，而應(yīng)該是一個(gè)逐步演進(jìn)、循序漸進(jìn)的過(guò)程。
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本文關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備、機(jī)器視覺技術(shù)、視覺檢測(cè)技術(shù)、盈泰德
