一文解析機器視覺系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展前景

　　機器視覺系統(tǒng)集成是一門學(xué)科，隨著新成像技術(shù)的不斷發(fā)展，這門學(xué)科的發(fā)展勢頭依然強勁。

　　自從35年前廣泛使用的商業(yè)組件被引入以來，熟練地將機器視覺集成到自動化應(yīng)用程序中一直是該技術(shù)成功的關(guān)鍵因素。近年來，機器視覺行業(yè)在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的增長，零部件在3D制導(dǎo)與計量、光譜圖像分析、高速檢測、深度學(xué)習(xí)等前沿應(yīng)用領(lǐng)域的可用性和能力不斷增強。在為工業(yè)用戶提供成功和可靠的機器視覺系統(tǒng)解決方案方面，稱職的機器視覺集成商——無論是集成公司還是工程團隊中的個人——比以往任何時候都扮演著重要的角色。

　　集成與易用性

　　首先要了解機器視覺集成任務(wù)和業(yè)務(wù)的主要目的。也就是說，減輕最終用戶的應(yīng)用程序風(fēng)險?？偟膩碚f，機器視覺技術(shù)的實現(xiàn)技術(shù)還沒有像PLC、運動控制甚至機器人技術(shù)那樣被整個工業(yè)工程界廣泛理解。聘請具有機器視覺技術(shù)經(jīng)驗的集成商，從根本上有助于確保項目的最終成功和可靠性。

　　不過，對不需要集成的機器視覺系統(tǒng)的需求肯定很高。機器視覺應(yīng)用的易用性一直是用戶的痛點，也是市場上組件和軟件制造商的目標(biāo)。在20世紀(jì)80年代中期，許多機器視覺組件開始出現(xiàn)，它們不需要低級編程，并且具有用戶界面，這使得工具的配置更加容易。20世紀(jì)90年代智能相機技術(shù)的爆炸式發(fā)展鞏固了機器視覺的易用性。其結(jié)果是：許多要求較低的機器視覺應(yīng)用程序可以使用只需要很少配置甚至不需要配置的組件來解決。最近發(fā)布或引入了一些新組件，聲稱可以消除某些應(yīng)用程序的機器視覺任務(wù)的粗略配置。

　　盡管如此，機器視覺集成業(yè)務(wù)已經(jīng)蓬勃發(fā)展。隨著機器視覺組件行業(yè)最近以創(chuàng)紀(jì)錄的水平增長，機器視覺集成行業(yè)似乎也出現(xiàn)了顯著增長（不過，有趣的是，由于市場上很少收集到機器視覺集成方面的硬數(shù)據(jù)）。

　　對集成服務(wù)的一些持續(xù)需求，甚至包括所謂的易于使用的組件，是機器視覺實現(xiàn)的基本性質(zhì)，這需要有關(guān)光學(xué)和照明等方面的高級知識，這對標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)工程學(xué)科中不常見的應(yīng)用領(lǐng)域具有挑戰(zhàn)性。但是，機器視覺集成服務(wù)需求的持續(xù)增長，很大程度上是由于工業(yè)內(nèi)部對需要使用尖端機器視覺技術(shù)的最具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用程序的實現(xiàn)的持續(xù)和不斷擴大的需求。

　　不斷變革

　　在過去的10到15年中，機器視覺系統(tǒng)集成已經(jīng)成為一種非常復(fù)雜的工程服務(wù)。成功的集成公司雖然可能繼續(xù)為更常見的任務(wù)配置更簡單的組件而提供服務(wù)，但它們經(jīng)常處理以前尚未實現(xiàn)的高度復(fù)雜的自動化應(yīng)用程序?，F(xiàn)在的系統(tǒng)集成對于綜合性技術(shù)的要求也越來越高，一個合格機器視覺集成商的先決條件包括：

　　●能夠?qū)Ω鞣N基于PC、嵌入式計算機或板級軟件庫進(jìn)行編程，以執(zhí)行最復(fù)雜的機器視覺圖像采集、處理和分析算法和任務(wù);

　　●了解各種成像技術(shù)、相機和傳感器;

　　●在復(fù)雜和專門的光學(xué)和照明元件的選擇、設(shè)計和實現(xiàn)方面具有廣泛的能力，以及在先進(jìn)機器視覺成像系統(tǒng)的規(guī)范和使用方面具有廣泛的專業(yè)知識。

　　不斷發(fā)展的技術(shù)使新的應(yīng)用程序得以應(yīng)用，并推動了對合格系統(tǒng)集成的需求

　　此外，機器視覺集成商已經(jīng)調(diào)整了商業(yè)模式，成為完整自動化系統(tǒng)的提供商，提供涉及機器視覺技術(shù)的解決方案的設(shè)計和集成，而不是僅安裝機器視覺組件。要求苛刻的應(yīng)用程序成功的關(guān)鍵包括控制零件，提供靈活的處理選項，操縱攝像機和照明方向，協(xié)調(diào)自動化控制和連接外部設(shè)備的能力。對通信的額外需求 – 例如與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）和工業(yè)4.0相關(guān)的通信 – 決定了與機器視覺解決方案相關(guān)的進(jìn)一步集成技能。

　　新技術(shù)

　　機器視覺技術(shù)的快速發(fā)展使得大量新應(yīng)用成為可能，同時也有助于推動當(dāng)今機器視覺集成商的需求和技術(shù)能力。

　　首先，考慮3D成像：更容易獲得捕獲視野的3D信息的機器視覺組件。這些設(shè)備在成像方法和實現(xiàn)技術(shù)方面差異很大。集成商可以將這些設(shè)備應(yīng)用于各種應(yīng)用，包括高精度表面分析、3D零件和特征測量，以及使用3D圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，而不是2D灰度信息。還有最新推出的機器人視覺引導(dǎo)，在機器人導(dǎo)引中，隨機的產(chǎn)品甚至是混合的、隨機堆積的產(chǎn)品都可以被夾持器挑出并抓取。

　　其次，高光譜和多光譜成像是一項相對較新的技術(shù)。這些攝像機收集單個場景的多個（有時是數(shù)百個）圖像，每個圖像具有不同的窄帶寬光譜信息。在熟悉該技術(shù)的集成商手中，可以在線完成材料離散光譜分析甚至化學(xué)成分的應(yīng)用。食品，制藥和回收等許多行業(yè)都可以從這種檢測能力中受益。

　　第三，許多工業(yè)應(yīng)用需要高速成像和處理。線掃描是一種在高分辨率下實現(xiàn)更高成像速率的常用技術(shù)，但這些組件的集成可能比普通區(qū)域成像應(yīng)用更復(fù)雜。同樣，高速成像和處理是需要熟練集成的任務(wù)。

　　最后，深度學(xué)習(xí)變得越來越受歡迎。雖然機器視覺并不是全新的，但機器學(xué)習(xí)及其最新的實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)是該行業(yè)的最新流行語。這項技術(shù)在許多應(yīng)用領(lǐng)域顯示了巨大的潛力，但是它需要一個熟練的集成人員來確定特定任務(wù)的深度學(xué)習(xí)的可行性和實現(xiàn)參數(shù)。

　　前景

　　可以說，機器視覺集成已經(jīng)發(fā)展起來，就像整個機器視覺行業(yè)一樣。在不斷擴大的應(yīng)用基礎(chǔ)上提供尖端的解決方案，機器視覺集成具有廣闊的前景。

　　精明的終端用戶需要接受的是，機器視覺市場一直是，并將繼續(xù)是，他是技術(shù)和能力方面的應(yīng)用結(jié)合體。無論什么情況，系統(tǒng)集成商都將視覺行業(yè)的守門人，他們將不斷提高自己，并向最終用戶交付真正成功和可靠的機器視覺解決方案。
責(zé)任編輯：YYX