底層芯片技術(shù)、算法庫是核心

工業(yè)生產(chǎn)對機(jī)器視覺的運(yùn)算速度和準(zhǔn)確度要求較高，這些需要強(qiáng)大的底層技術(shù)來做支撐，例如CPU中央處理器芯片的性能、FPGA器件并行處理多級流水線的特點(diǎn)，以及專業(yè)視覺算法庫等等，以提高機(jī)器視覺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐能力和數(shù)據(jù)處理能力。

今年5月，無錫信捷與英特爾攜手，發(fā)布了全新基于英特爾芯片的IoT工業(yè)控制器、智能相機(jī)等多款重磅產(chǎn)品�；�于英特爾14nm Apollo Lake＆Kaby Lake平臺，信捷推出的V200｜V300系列IoT工業(yè)控制器具有強(qiáng)大的計(jì)算性能和優(yōu)化的圖像處理能力，提供多種配置選擇。S200系列智能相機(jī)基于英特爾Apollo Lake平臺，采用IA＋FPGA架構(gòu)，集圖像采集、圖像處理和外部通訊于一體，支持130萬至1200萬像素，與傳統(tǒng)方案相比，S200系列智能相機(jī)滿載時最高表面溫度低于50℃，為智能制造提供了安全保證。另外，新的X－SIGHT  VISIONSTUDIO軟件平臺具備超過2000個處理算子，包含常用的檢測、定位、標(biāo)定、通訊、字符讀碼等，無需編寫代碼，拖拽組件即可完成開發(fā)，支持多線程多任務(wù)處理，并提供豐富的HMI交互模塊。據(jù)悉，除了此次發(fā)布會推出的產(chǎn)品和方案以外，信捷和英特爾在噴涂、打磨、人工智能識別、分揀等工業(yè)制造領(lǐng)域?qū)⒄归_全方位的合作交流。

而基于FPGA器件進(jìn)行機(jī)器視覺的開發(fā)，可以通過編程方便地修改其內(nèi)部的邏輯功能，從而實(shí)現(xiàn)高速的硬件計(jì)算和并行運(yùn)算，是高性能嵌入式視覺系統(tǒng)的一種較為方便的解決方案，且功耗也較低，是未來計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的一個重要發(fā)展方向。

在視覺軟件方面，Vision Pro是康耐視開發(fā)的一款優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)式視覺軟件，特點(diǎn)是簡單易用，它的Quick Build快速原型設(shè)計(jì)環(huán)境將高級編程的先進(jìn)性、靈活性與易于開發(fā)性相結(jié)合，協(xié)助制造廠商縮短開發(fā)周期時間。借助VisionPro，用戶可以訪問功能較強(qiáng)的圖案匹配、斑點(diǎn)、卡尺、線位置、圖像過濾、OCR和OCV視覺工具庫，以及一維條碼和二維碼讀取，以執(zhí)行各種功能，如檢測、識別和測量等，VisionPro軟件可與廣泛的．NET類庫和用戶控件完全集成。此外，通過API連接VisionPro ViDi這款專為工業(yè)圖像分析設(shè)計(jì)的深度學(xué)習(xí)軟件，還能進(jìn)一步優(yōu)化為復(fù)雜檢測、元件定位、分類以及光學(xué)字符識別等應(yīng)用場景。

一體化機(jī)器視覺集成方案

瞄準(zhǔn)現(xiàn)有生產(chǎn)過程中視覺應(yīng)用的“痛點(diǎn)”，從機(jī)器控制緊密結(jié)合的軟硬件集成方案入手，貝加萊推出的集成了鏡頭、工業(yè)相機(jī)、軟件在內(nèi)的一體化視覺系統(tǒng)，是另一種實(shí)現(xiàn)方式。

這種軟硬結(jié)合的一體化集成視覺系統(tǒng)解決了視覺檢測應(yīng)用中的同步性問題，首先是照明與成像的同步，對于視覺而言，照明的良好設(shè)計(jì)構(gòu)成了視覺應(yīng)用70％的成功權(quán)重，集成化視覺方案由于由同一控制器控制，使得照明的LED強(qiáng)度、頻閃和相機(jī)的對焦、曝光、成像過程在極高的速度下實(shí)現(xiàn)同步，從而保證了成像質(zhì)量；二是視覺系統(tǒng)與自動化系統(tǒng)的同步，集成視覺方案令視覺應(yīng)用與機(jī)器工藝、控制無縫融合，同時與貝加萊自身的控制、運(yùn)動控制、I／O模塊一起，在POWERLINK架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)百μS級的同步，令到整體系統(tǒng)能夠達(dá)到更高的精度和速度。

另一方面，這種視覺集成方案對于現(xiàn)場集成應(yīng)用的開發(fā)者非常便利，他可以不再需要了解各種鏡頭、相機(jī)、控制器、照明、通信接口的知識，僅需使用一個產(chǎn)品就可以去構(gòu)建各種視覺應(yīng)用，縮短了項(xiàng)目開發(fā)周期，大幅降低了工程時間與成本。利用貝加萊mapp技術(shù)框架提供的現(xiàn)成的軟件組件，通過較少的編程就可以輕松創(chuàng)建機(jī)器視覺應(yīng)用程序，只需要點(diǎn)擊幾下即可將智能攝像頭捕獲的圖像集成到mapp View HMI應(yīng)用程序中，攝像頭和照明參數(shù)以及觸發(fā)條件可隨時更改，使得產(chǎn)品換型和其它運(yùn)行時間調(diào)整都非常容易實(shí)施。

實(shí)際上，在各種復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)場景中，照明光源尤為重要，它直接關(guān)系到采集圖像的質(zhì)量，例如圖像輪廓是否清晰、成像特征是否完美體現(xiàn)等等。為此，貝加萊的集成視覺系統(tǒng)還提供非常靈活的光源照明管理功能，包括背景光、光帶的模塊化設(shè)計(jì)，可－40°至＋90°電動旋轉(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)場應(yīng)用進(jìn)行配置，還可以實(shí)時修改曝光時間長度、角度、顏色等等，這些功能讓機(jī)器視覺應(yīng)用變得更加靈活自如。

結(jié)語

機(jī)器視覺與運(yùn)動控制的結(jié)合，為工業(yè)自動化產(chǎn)線的升級帶來一股新活力，也越來越多地被應(yīng)用在非接觸檢測、測量場景中，用以提高加工精度、發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷、進(jìn)行自動分析與決策等，因而成為了先進(jìn)制造的重要組成部分。目前來看，盡管機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)自動化行業(yè)的應(yīng)用牽涉到光學(xué)、電子、機(jī)械、工業(yè)軟件等多個不同門類的學(xué)科，技術(shù)難度仍然較大，某些特定領(lǐng)域的市場準(zhǔn)入壁壘也較高；但顯而易見的是，機(jī)器視覺與運(yùn)動控制技術(shù)相結(jié)合，促進(jìn)了工廠產(chǎn)線自動化水平、產(chǎn)品品質(zhì)管控、人力成本結(jié)構(gòu)等方面的優(yōu)化，進(jìn)而提升了企業(yè)的綜合競爭力。未來，融合邊緣計(jì)算與深度學(xué)習(xí)等AI技術(shù)的機(jī)器視覺系統(tǒng)，將真正為機(jī)器植入“眼睛與大腦”，為邁向工業(yè)4．0時代做好準(zhǔn)備。