什么阻礙了視覺(jué)的發(fā)展？

事實(shí)上，機(jī)器視覺(jué)本身是一個(gè)非常為眾多廠商所看好的領(lǐng)域，因?yàn)?，視覺(jué)能夠提供更為豐富的制造現(xiàn)場(chǎng)信息，通過(guò)編碼識(shí)別、文字識(shí)別、圖像分析（區(qū)域、灰度、中心點(diǎn)等）、匹配、測(cè)量等能夠在制造現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)、排列、檢測(cè)、讀取、對(duì)比、定位等多種應(yīng)用，尤其是在3C制造、汽車、包裝、制藥等制造現(xiàn)場(chǎng)。

圖1-視覺(jué)應(yīng)用場(chǎng)景

影響視覺(jué)發(fā)展有眾多因素，價(jià)格高昂是一方面，因?yàn)?，相?duì)而言，視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)于圖像采集、成像、處理的要求比較高，因此，對(duì)處理芯片、光學(xué)器件都是非常高的，而另一方面，也是由于這個(gè)領(lǐng)域也相對(duì)比較專業(yè)，與傳統(tǒng)的自動(dòng)化相比對(duì)人的專業(yè)性要求較高，因此，在很多制造現(xiàn)場(chǎng)并未獲得大規(guī)模的應(yīng)用。

然而，隨著智能手機(jī)、通信等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，制造視覺(jué)這類產(chǎn)品的器件、FPGA芯片的大規(guī)模采用，其本身成本也在不斷下降，這使得機(jī)器視覺(jué)本身也不斷擁有了經(jīng)濟(jì)性，成為了在工業(yè)領(lǐng)域最快成長(zhǎng)的一個(gè)傳感器方向。

全新集成視覺(jué)-站在全局的視野

貝加萊，作為一個(gè)自動(dòng)化廠商，也將視覺(jué)納入其整個(gè)控制系統(tǒng)架構(gòu)，借助于在自動(dòng)化領(lǐng)域本身的強(qiáng)大應(yīng)用支撐，其一開始就瞄準(zhǔn)了解決現(xiàn)有視覺(jué)系統(tǒng)的痛點(diǎn)、并結(jié)合自身與機(jī)器控制緊密結(jié)合的軟硬件，構(gòu)建了集成視覺(jué)方案，相對(duì)于傳統(tǒng)視覺(jué)獨(dú)立的方案結(jié)構(gòu)，這一架構(gòu)更為符合產(chǎn)線本身的需求，因?yàn)?，它將帶?lái)諸多原有架構(gòu)所不能提供的便利。

傳統(tǒng)的視覺(jué)系統(tǒng)因?yàn)樵谠械挠布⑼ㄐ?、軟件架?gòu)下的投資沉淀，使得其改變變得高昂的成本，并且，也已形成的習(xí)慣也使得改變變得困難，而作為以“整體“架構(gòu)的自動(dòng)化廠商視覺(jué)，看待機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用，更為全局，并能夠兼顧與已有自動(dòng)化系統(tǒng)的融合能力，使得視覺(jué)成為系統(tǒng)”有機(jī)的構(gòu)成“。

在視覺(jué)檢測(cè)應(yīng)用中，有幾個(gè)重要的同步點(diǎn)需要關(guān)注：

（1）照明與成像的同步問(wèn)題

對(duì)于視覺(jué)而言，照明的良好設(shè)計(jì)構(gòu)成了視覺(jué)應(yīng)用70%的成功權(quán)重，它為被檢測(cè)對(duì)象提供了最大的信噪比（Singal/Noise）、讓圖像更為突出而降低無(wú)關(guān)部分的影像。

針對(duì)不同的視覺(jué)采樣而言，LED照明的時(shí)間與相機(jī)的曝光時(shí)間必須最佳的同步，這會(huì)影響成像質(zhì)量，對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的被測(cè)對(duì)象，較長(zhǎng)時(shí)間的曝光會(huì)帶來(lái)模糊，因此照明強(qiáng)度、頻閃、顏色必須與相機(jī)進(jìn)行良好的同步，而這對(duì)于集成的視覺(jué)來(lái)說(shuō)就變得容易，由于由同一控制器控制，照明的LED強(qiáng)度、頻閃和相機(jī)的對(duì)焦、曝光、成像過(guò)程在極高速度下實(shí)現(xiàn)同步，這是傳統(tǒng)的分立廠商構(gòu)成的視覺(jué)系統(tǒng)所無(wú)法完成的。

 （2）視覺(jué)系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)的同步問(wèn)題

當(dāng)我們檢測(cè)到一個(gè)產(chǎn)品組件的邊緣、中心時(shí)候，我們需要將這些信息發(fā)送給PLC、機(jī)器人的控制端，目前很多都是通過(guò)RS232、EtherNet/IP等方式，顯然與現(xiàn)在實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的μS級(jí)同步無(wú)法相比，而另一方面，即使采用了總線也往往會(huì)需要多個(gè)網(wǎng)絡(luò)配置，而貝加萊自身的控制、運(yùn)動(dòng)控制、I/O都是在POWERLINK架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)同步，通過(guò)百μS級(jí)的同步，使得系統(tǒng)更高精度、更高速度。

 圖2-集成視覺(jué)使得視覺(jué)與機(jī)器工藝、控制相結(jié)合

這個(gè)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)集成應(yīng)用的開發(fā)者非常便利，因?yàn)椋谶^(guò)去，你必須能夠了解各種鏡頭、相機(jī)、控制器、照明、通信接口，你必須掌握這些信息，并構(gòu)建一個(gè)視覺(jué)應(yīng)用場(chǎng)景。

但是，就像在圖3中你所看到的，這個(gè)機(jī)器視覺(jué)提供了光學(xué)鏡頭、相機(jī)、照明、控制、通信的硬件集成，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，它僅需使用一個(gè)產(chǎn)品就可以去構(gòu)建一個(gè)視覺(jué)應(yīng)用，而不是分別去采購(gòu)一個(gè)鏡頭、相機(jī)、光源、接口模塊等，或者它必須在這些并不能最佳匹配的產(chǎn)品間犧牲掉部分性能或功能（因?yàn)?，系統(tǒng)的能力由最短的板決定），而集成視覺(jué)都是按照最優(yōu)的架構(gòu)來(lái)匹配。

圖3-鏡頭、相機(jī)、軟件一體化集成視覺(jué)系統(tǒng)

因此，集成視覺(jué)在產(chǎn)品上，它是一個(gè)最優(yōu)組合，并且以大幅降低工程時(shí)間與成本的消耗為目的。

當(dāng)這個(gè)視覺(jué)與貝加萊的機(jī)器控制器如Panel PC 2000、X20 PLC集成在一起的時(shí)候，如圖4所示，你還會(huì)發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)工程集成中，你只需要一個(gè)工業(yè)控制器即可，而無(wú)需像原來(lái)的分立架構(gòu)中，你需要PLC并需要一臺(tái)專門處理視覺(jué)的PC，并且他們之間無(wú)法很好的通信，還需要配置專用的通信模塊。

 圖4-視覺(jué)與控制系統(tǒng)無(wú)縫集成

當(dāng)這個(gè)產(chǎn)線越多的視覺(jué)被集成，這個(gè)成本的分?jǐn)倢?huì)使得整體的工程成本更低。

集成視覺(jué)的靈活性再次強(qiáng)調(diào)，照明對(duì)于視覺(jué)應(yīng)用成功至關(guān)重要，而貝加萊的集成視覺(jué)系統(tǒng)提供了非常靈活的光源照明管理，包括背景光、光帶的模塊化設(shè)計(jì)， 可以-40°..+90°電動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并且內(nèi)置了閃光控制器、支持多種顏色、大功率的快速響應(yīng)，這些都可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用進(jìn)行配置，包括實(shí)時(shí)修改曝光時(shí)間長(zhǎng)度、角度、顏色等，這讓應(yīng)用變得非常靈活。

 圖5-智能光源的集成

因此，集成視覺(jué)是作為機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的一個(gè)重要的發(fā)展方向，未來(lái)將緊密的與機(jī)器人、工藝裝備緊密融合，并且，在OPC UA的新規(guī)范中，機(jī)器人、視覺(jué)將會(huì)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的語(yǔ)義互操作。

統(tǒng)一的出廠標(biāo)定

傳統(tǒng)的分立構(gòu)成的視覺(jué)系統(tǒng)往往鏡頭、相機(jī)、光源來(lái)自于不同的廠商，因此，在應(yīng)用中需要針對(duì)各家的實(shí)際參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，在更換了鏡頭等仍需再次標(biāo)定，這些標(biāo)定本身需要一定的專業(yè)性，且對(duì)于經(jīng)常性的調(diào)整應(yīng)用而言耗費(fèi)時(shí)間，而貝加萊的集成視覺(jué)則在出廠時(shí)對(duì)CMOS器件與機(jī)械安裝公差、不同LED光強(qiáng)等進(jìn)行了統(tǒng)一標(biāo)定，這使得其具有品質(zhì)的一致性，減少了批量化生產(chǎn)及維護(hù)更新所需時(shí)間。

綜上所述，采用集成視覺(jué)系統(tǒng)，提高了同步性、靈活的應(yīng)用組織，并且能夠獲得集成所提供的最大的便利以及最佳性價(jià)比，貝加萊的集成視覺(jué)正是這樣的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者。