機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的全面進(jìn)化

　　隨著現(xiàn)代電子芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，使得原本做不到的技術(shù)指標(biāo)或是需要更多的圖像采集卡，工業(yè)相機(jī)以及更強(qiáng)大的工業(yè)計(jì)算機(jī)才能達(dá)成的任務(wù)，也都在這些年逐一被實(shí)現(xiàn)出來(lái)。但是中國(guó)需求者在測(cè)試精度與預(yù)測(cè)速度上的大幅度提升，導(dǎo)致檢測(cè)技術(shù)難度也大幅增加，加上客戶服務(wù)需求意識(shí)日趨強(qiáng)烈，所以廠家在相關(guān)技術(shù)服務(wù)、人力資源的投入上，必須大幅度增加才能夠滿足客戶的需求。

　　
　　凌華科技（中國(guó)）有限公司產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān) 陳家佑表示，凌華科技可以為客戶提供整合的運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器視覺(jué)解決方案。

　　凌華科技（中國(guó)）有限公司產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān) 陳家佑表示，基于PC_BASE X86 & ARM的架構(gòu)在納米級(jí)別的生產(chǎn)制程大幅提升之后，讓處理器功耗、性能與擴(kuò)展有了突破性的發(fā)展，所以可以輕易讓電子元器件濃縮與縮小集中在軟硬電路板上，發(fā)展出更多的應(yīng)用，正因?yàn)槿绱耍跃托枰芘c更高性能的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)做質(zhì)量的篩選與檢測(cè)，但這將不是智能相機(jī)可以滿足的，這也就是PC_BASE機(jī)器視覺(jué)的發(fā)展商機(jī)關(guān)鍵所在。

　　不同于智能相機(jī)的封閉系統(tǒng)，PC_BASE機(jī)器視覺(jué)本著基于PC_BASE架構(gòu)再做延伸，可以輕松擴(kuò)展出不同的接口與應(yīng)用軟件，來(lái)結(jié)合與互聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的應(yīng)用軟件，在工廠本地端完成生產(chǎn)檢測(cè)之后就通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)框架把效果與分析分享其特定對(duì)象，例如： 全球半導(dǎo)體代工龍頭臺(tái)灣臺(tái)積電（TSMC），該公司提供了一套很完整的生產(chǎn)平臺(tái)，該平臺(tái)可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)機(jī)制方客戶端來(lái)時(shí)時(shí)關(guān)注客戶所下訂單、生產(chǎn)進(jìn)度與相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析，作為銷(xiāo)售與后續(xù)生產(chǎn)訂單的參考標(biāo)準(zhǔn)。

　　陳家佑指出，針對(duì)大面積檢測(cè)和多圖標(biāo)條形碼在視覺(jué)識(shí)別與檢測(cè)上是PC_BASE機(jī)器視覺(jué)值得發(fā)展的方向。例如： PCB/FPD面板玻璃檢測(cè)，半導(dǎo)體/金屬激光打標(biāo)應(yīng)用，傳統(tǒng)的錫箔生產(chǎn)卷繞檢測(cè)以及現(xiàn)在炙手可熱的智能電表等，都是需要復(fù)雜的視覺(jué)運(yùn)算檢測(cè)，這也是PC_BASE機(jī)器視覺(jué)關(guān)注發(fā)展的方向。

　　事實(shí)上，基于以上的應(yīng)用概念，基于PC_BASE機(jī)器視覺(jué)可以擴(kuò)展出更多的應(yīng)用，例如：工廠門(mén)禁安全，國(guó)土環(huán)境水土安全監(jiān)控，智能交通集成識(shí)別應(yīng)用等，都是被擴(kuò)散到整個(gè)社會(huì)生活層級(jí)的。

　　陳家佑表示，在中國(guó)的機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用市場(chǎng)中，凌華科技也投入了相當(dāng)多的研發(fā)，技術(shù)，營(yíng)銷(xiāo)推廣等資源，因此很明確地展現(xiàn)出成效、市場(chǎng)口碑與信任度。在PC_BASE機(jī)器視覺(jué)上也都是基于最擅長(zhǎng)的X86架構(gòu)來(lái)開(kāi)發(fā)出更多屬于視覺(jué)檢測(cè)的應(yīng)用軟硬件來(lái)滿足各種電子產(chǎn)業(yè)的技術(shù)需求。凌華科技可以為客戶提供整合的運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器視覺(jué)解決方案，即運(yùn)動(dòng)控制卡、圖像采集卡和工業(yè)計(jì)算平臺(tái)，為客戶提供“一站式”的購(gòu)買(mǎi)體驗(yàn)。

　　為機(jī)器視覺(jué)所困？NI為你解決后顧之憂

　　NI中國(guó)技術(shù)市場(chǎng)工程師 崔鵬表示，機(jī)器視覺(jué)作為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成之一，其技術(shù)與應(yīng)用也隨著自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展而日益成熟。具體體現(xiàn)在：圖像處理能力和速度不斷增強(qiáng)、光電器件性能的提高、各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的逐漸統(tǒng)一以及價(jià)格的相對(duì)降低。然而，隨著供應(yīng)商和集成商不斷的把機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用推向各個(gè)領(lǐng)域，機(jī)器視覺(jué)這一相對(duì)獨(dú)立的功能如何無(wú)縫的融入各行業(yè)各類(lèi)自動(dòng)化裝備遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。

　　
　　NI中國(guó)技術(shù)市場(chǎng)工程師 崔鵬表示，機(jī)器視覺(jué)作為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成之一，隨著供應(yīng)商和集成商不斷的把機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用推向各個(gè)領(lǐng)域，機(jī)器視覺(jué)這一相對(duì)獨(dú)立的功能如何無(wú)縫的融入各行業(yè)各類(lèi)自動(dòng)化裝備遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。

　　機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用主要可分為兩類(lèi)：

　　一類(lèi)是用于大規(guī)模或者高測(cè)試要求的生產(chǎn)線上，如包裝、印刷、分揀等，或者在野外、核電等不適合人員工作的環(huán)境中，利用機(jī)器視覺(jué)方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工測(cè)量或檢試，同時(shí)實(shí)現(xiàn)人工條件下無(wú)法達(dá)到的可靠性、精確度及自動(dòng)化程度。

　　另一類(lèi)應(yīng)用是必須用到高性能、精密機(jī)器視覺(jué)組件的專(zhuān)業(yè)設(shè)備制造，典型代表是最早帶動(dòng)整個(gè)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)崛起的半導(dǎo)體制造設(shè)備。從上游晶圓加工制造的分類(lèi)切割，到末端電路板印刷、貼片，這類(lèi)設(shè)備都依賴于高精度的視覺(jué)測(cè)量以對(duì)運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行導(dǎo)引與定位。例如，如果錫膏印刷工序存在定位偏差，且該問(wèn)題直到芯片貼裝后的在線測(cè)試才被發(fā)現(xiàn)，那么返修的成本將會(huì)是原成本的100倍以上。

　　然而，在上述應(yīng)用中，機(jī)器視覺(jué)功能很少作為孤立的系統(tǒng)，而是以整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)或者設(shè)備的有機(jī)組成部分之一出現(xiàn)，也往往在配合邏輯控制，運(yùn)動(dòng)控制，數(shù)據(jù)采集，通信網(wǎng)絡(luò)以及企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理等其它功能時(shí)，才能真正發(fā)揮出其優(yōu)勢(shì)。構(gòu)建機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，除了完成從光源調(diào)配到圖像處理軟件開(kāi)發(fā)系列過(guò)程外，更是面臨著與上述種種復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)功能集成所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。單一的視覺(jué)開(kāi)發(fā)軟硬件方案，往往使得自動(dòng)化系統(tǒng)整體的開(kāi)發(fā)周期、成本和不確定性風(fēng)險(xiǎn)都要由制造方或者集成商來(lái)承擔(dān)。機(jī)器視覺(jué)與自動(dòng)化系統(tǒng)集成的困難，很大程度上阻礙了其在相對(duì)保守的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　崔鵬指出，作為機(jī)器視覺(jué)和科學(xué)成像軟硬件工具領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，美國(guó)國(guó)家儀器在過(guò)去的20年里持續(xù)地為機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用提供高集成度的軟硬件解決方案。理想的圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境 LabVIEW及其機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)已成為用戶開(kāi)發(fā)機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的理想選擇。利用其中機(jī)器視覺(jué)模塊包含的豐富分析與處理算法，用戶可以根據(jù)其具體需求定制開(kāi)發(fā)或者簡(jiǎn)單升級(jí)相應(yīng)的視覺(jué)功能，更可以這種統(tǒng)一的圖像化開(kāi)發(fā)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制、可編程自動(dòng)化控制器、數(shù)據(jù)采集等設(shè)備與功能的開(kāi)發(fā)，以及與三方的PLC，工業(yè)設(shè)備和數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的無(wú)縫連接，從而完成涵蓋機(jī)器視覺(jué)功能在內(nèi)的自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與集成。

　　實(shí)際上，美國(guó)國(guó)家儀器為科學(xué)成像和機(jī)器視覺(jué)提供了完整的硬件套件，其中包括用于PC或PXI系統(tǒng)的插入式板卡、嵌入式機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)和智能相機(jī)。一套驅(qū)動(dòng)程序：美國(guó)國(guó)家儀器機(jī)器視覺(jué)采集軟件支持Camera Link、GigE Vision、IEEE 1394、模擬和并行數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)軟件為從所有機(jī)器視覺(jué)硬件中采集提供了API，并且與NI LabVIEW、C、Visual Basic和Microsoft .NET兼容。

　　崔鵬強(qiáng)調(diào)，美國(guó)國(guó)家儀器的機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用方案主要包括質(zhì)量和過(guò)程控制、半導(dǎo)體自動(dòng)化測(cè)試、汽車(chē)和電子產(chǎn)品、智能化監(jiān)控以及醫(yī)療成像等。工程師和科學(xué)家采用美國(guó)國(guó)家儀器視覺(jué)產(chǎn)品，將以更快的速度和更低的成本解決各類(lèi)應(yīng)用難題。

　　那么，機(jī)器視覺(jué)未來(lái)演進(jìn)之路是怎樣的？

　　機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用正由起步時(shí)單純的圖像采集、處理分析、結(jié)果判斷輸出，發(fā)展成為自動(dòng)化系統(tǒng)重要組件之一。從硬件體系架構(gòu)來(lái)看，基于PC的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)由于其開(kāi)放性和靈活性，在提供強(qiáng)大的處理能力的同時(shí)，也較容易實(shí)現(xiàn)與其它功能的集成，但是PC的架構(gòu)由于可靠性和體積等原因，并不能完全滿足工業(yè)應(yīng)用的需求。另一種方式是嵌入式架構(gòu)，使用簡(jiǎn)單，可靠性高，但是功能相對(duì)單一，可集成度較差。

　　為解決這些矛盾，NI在其緊湊型的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中，通過(guò)集成LabVIEW實(shí)時(shí)模塊、FPGA技術(shù)，前所未有的實(shí)現(xiàn)了在同一嵌入式硬件平臺(tái)下完成I/O與通信協(xié)議的靈活定制以及運(yùn)動(dòng)，可同時(shí)采集、處理多路圖像信號(hào)，并保證系統(tǒng)的堅(jiān)固性和可靠性，達(dá)到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境下的應(yīng)用要求。得益于這種系統(tǒng)構(gòu)架，制造商能夠更方便的將機(jī)器視覺(jué)功能引入到其生產(chǎn)線，降低了其設(shè)備制造的技術(shù)難度，符合機(jī)器視覺(jué)向著自動(dòng)化系統(tǒng)一體化發(fā)展的趨勢(shì)。

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