机械视觉 + 运控控制——自动化产线升级的利器_行业新闻_新闻资讯

机械视觉 + 运控控制——自动化产线升级的利器

机械视觉是盘算机视觉的一个分支，工业自动化领域中的视觉控制或视觉应用，主要指的是通过前端光学摄像头，从收罗到的数字化图像中提取相关信息，举行剖析处置惩罚之后，用于对生产线流程或质量的控制，以取代重复性人工操作。现在，机械视觉在工厂生产环节中的现实应用包括：对生产工件的完整性子量检测、识别、分类、零件位置及偏向、尺寸丈量、读码识别追溯、外貌/色差检测、自动化流水线作业等等�？梢运�，机械视觉为流水产线、自动化装备装置上了一双“眼睛”，能够提供全天候、高一致性、高可靠性的检测效果，增添了工厂生产的智能化水平，因而也成为了迈向智能制造的一项主要手艺。

凭证有关机构的统计数据显示，在2019年，全球用于工业自动化领域的机械视觉手艺的市场规模达53.7亿美元左右，预计到2023年将达122．9亿美元，年复合增添率高达21%，市场潜力重大。

从整体供应链来看，加入机械视觉系统开发的厂商大致上可以分为上游底层开发商，含焦点零部件和软件开发商；中游从事二次开发的装备集成和软件效劳商；以及下游所面临的种种机械视觉应用厂商。其中，焦点零部件及软件供应商主要包括光源、镜头、工业相机、图像收罗卡、图像处置惩罚软件等类型厂商，而在整个本钱组成中，零部件及软件开发的用度基本上占了约80%的比例，可谓是重中之重。光源供应商有OPT奥普特、锐视光电等；工业相机的主要品牌有Basler、堡盟、DALSA、Point Grey、Images Source等；市场上较着名的图像软件包有Halcon（MVtec）、VisionPro（康耐视）、免费开源库Opencv、MIL（Matrox）等；运动控制卡供应商有固高、雷赛、研华等等。

现在机械视觉在工业控制领域大多属于二次开发层面，形式主要包括系统集成以及组装生产自动化专机等等，要求开发商能够掌握差别生产制造情形中的Know-How手艺，设计出有针对性的产品或集成计划，视觉点胶控制、视觉螺丝机控制、视觉定位+飞拍、视觉检测等电子产品后段制造流程都是现在市场上的开发热点。大部分厂商接纳的都是“软件平台+视觉开发包”的开发模式，开发包基于软件平台对常用种种图像处置惩罚算法举行封装，软件工程师可直接挪用封装好的算法，实现种种重大的图像处置惩罚和剖析功效，大幅降低了二次开发的难度和事情量。

图1 机械视觉工业供应链组成

图2 工业自动化领域机械视觉应用剖析（资料泉源：智研咨询）

视觉应用的三大层面难题

但就现实应用而言，在现在机械视觉+运动控制计划的实验历程中，种种“门槛”依然较高，问题主要来自于三个方面：一是，关于大部别离艺开发工程师来说，机械视觉手艺是一个全新的领域，要学习一种新的编程语言（如C++）保存一定的难度，需要破费大宗的时间和精神，加上视觉项目一样平常都是非标的，开发者的履历很是主要，通俗电气工程师要想快速掌握机械视觉应用的编程和调试，绝非易事。

其次，关于装备制造商而言，为了提高工厂的生产效率，制造业产线升级的需求迫切，机械视觉的应用已经成为其中的一个重点，但机械视觉的硬件投资本钱一直居高不下，令他们望而却步；除了硬件投入之外，往往后期还需要高薪约请视觉工程师对买回来的视觉系统举行开发和维护，这无疑又加重了工厂的人力本钱。怎样能够有用地控制投资本钱，是他们的主要诉求点，例如是否可以既经济又利便地在现有装备系统的基础上添加机械视觉功效等。

另外，关于终端用户来说，在使用机械视觉手艺的历程中会发明，机械视觉和自动化控制（流程控制、工艺控制等）往往分属于两套差别的系统之中，两者之间常�？赡芑嵊捎谕ㄑ兜榷嘀忠蛩囟贾抡鱿低车牟晃裙蹋ㄈ绶浩鹜；⑼Ｏ叩茸刺�。尤其是在目今多品种、小批量、柔性化的生产模式下，产线的频仍替换，增添了对机械视觉辖档枉程的修改和调试时间，从而大大影响了工厂产能，因此，怎样让装备在生产中越发稳固，同时操作也更为便捷，能够知足产线快速调解和切换的需要，是机械视觉手艺开发的一个课题。

机械视觉与运动控制的无缝集成

一样平常来说，机械视觉+运动控制应用大大都硬件架构都是接纳一台控制器，通过外部毗连视觉系统及产线上各个部位的工业智能相机及光源，视觉信号通过线缆和串口被传输到控制器中。在内部软件框架中，以常见的盘算机视觉为例，视觉程序一样平常位于Windows系统中的非实时用户模式中，举行代码剖析和算法处置惩罚；而PLC工艺流程控制则多位于实时内核模式之中。由于非实时用户模式的使命执行机制接纳的是优先级别，因此当CPU的负荷过高、内存过大、处置惩罚流程过多时，就可能会泛起卡顿的征象，使得在非实时用户模式下的机械视觉在完成统一检测使命时最终所需要破费的时间却纷歧样，导致减慢生产节奏，影响生产效率。

为相识决这一难题，针对机械视觉应用，倍�？⒌腡winCAT Vision机械视觉解决计划将视觉手艺集成在其TwinCAT统一的通用化控制手艺平台上，其中的图像处置惩罚功效被添加到整合了PLC、运动控制、机械人、高端丈量手艺、物联网及HMI的通用控制平台TwinCAT软件之中，通过这个统一的软件平台，来完成工厂所有的控制使命。

与古板的视觉应用方法相比，倍福TwinCATV ision同样在一台控制器上，除了集成运动控制、I/O控制、PLC控制之外，外部工业相机被直接接入控制器中的机械视觉�？橹�，在内部软件架构上，TwinCAT Vision将收罗的图像信号通过GigE相机驱动，转达到实时内核模式下的PLC机械视觉与工艺流程控制系统中，以“时间片”的方法举行******运行，与图像处置惩罚相关的所有控制功效都可以在运行时系统中准确实时同步，从而消除了延迟，实时执行图像处置惩罚算法。这种计划的优势是，一台控制器完成所有的控制使命，降低硬件本钱，简化系统；实时系统运行视觉使命，包管每一次执行响应的时间足够稳固，加速生产节奏，提高工厂产能；使命内存间共享数据，多使命配合（如视觉+运动控制、机械臂/人等）更高效利便；在倍福TwinCAT平台上，只需要用到基于IEC编程语言（ST/LD等），且可延续原先PLC编程技巧和习惯，缩短了开发周期，降低了人力本钱，同时还可运用倍福已经集成好的视觉功效块举行代码开发，为手艺职员带来了便当。

底层芯片手艺、算法库是焦点

工业生产对机械视觉的运算速率和准确度要求较高，这些需要强盛的底层手艺来做支持，例如CPU******处置惩罚器芯片的性能、FPGA器件并行处置惩罚多级流水线的特点，以及专业视觉算法库等等，以提高机械视觉系统的数据吞吐能力和数据处置惩罚能力。

今年5月，无锡信捷与英特尔携手，宣布了全新基于英特尔芯片的IoT工业控制器、智能相机等多款重磅产品�；谟⑻囟�14nm Apollo Lake&Kaby Lake平台，信捷推出的V200|V300系列IoT工业控制用具有强盛的盘算性能和优化的图像处置惩罚能力，提供多种设置选择。S200系列智能相机基于英特尔Apollo Lake平台，接纳IA+FPGA架构，集图像收罗、图像处置惩罚和外部通讯于一体，支持130万至1200万像素，与古板计划相比，S200系列智能相机满载时最高外貌温度低于50℃，为智能制造提供了清静包管。另外，新的X-SIGHT VISIONSTUDIO软件平台具备凌驾2000个处置惩罚算子，包括常用的检测、定位、标定、通讯、字符读码等，无需编写代码，拖拽组件即可完成开发，支持多线程多使命处置惩罚，并提供富厚的HMI交互�？�。据悉，除了此次宣布会推出的产品和计划以外，信捷和英特尔在喷涂、打磨、人工智能识别、分拣等工业制造领域将睁开*********的相助交流。

而基于FPGA器件举行机械视觉的开发，可以通过编程利便地修改其内部的逻辑功效，从而实现高速的硬件盘算和并行运算，是高性能嵌入式视觉系统的一种较为利便的解决计划，且功耗也较低，是未来盘算机视觉系统的一个主要生长偏向。

在视觉软件方面，Vision Pro是康耐视开发的一款******的盘算机式视觉软件，特点是简朴易用，它的Quick Build快速原型设计情形将高级编程的******性、无邪性与易于开发性相团结，协助制造厂商缩短开发周期时间。借助VisionPro，用户可以会见功效较强的图案匹配、黑点、卡尺、线位置、图像过滤、OCR和OCV视觉工具库，以及一维条码和二维码读取，以执行种种功效，如检测、识别和丈量等，VisionPro软件可与普遍的.NET类库和用户控件完全集成。别的，通过API毗连VisionPro ViDi这款专为工业图像剖析设计的深度学习软件，还能进一步优化为重大检测、元件定位、分类以及光学字符识别等应用场景。

一体化机械视觉集成计划

瞄准现有生产历程中视觉应用的“痛点”，从机械控制细密团结的软硬件集成计划入手，贝加莱推出的集成了镜头、工业相机、软件在内的一体化视觉系统，是另一种实现方法。

这种软硬团结的一体化集成视觉系统解决了视觉检测应用中的同步性问题，首先是照明与成像的同步，关于视觉而言，照明的优异设计组成了视觉应用70%的乐成权重，集成化视觉计划由于由统一控制器控制，使得照明的LED强度、频闪和相机的对焦、曝光、成像历程在极高的速率下实现同步，从而包管了成像质量；二是视觉系统与自动化系统的同步，集成视觉计划令视觉应用与机械工艺、控制无缝融合，同时与贝加莱自身的控制、运动控制、I/O�？橐黄�，在POWERLINK架构下实现百μS级的同步，令到整系一切能够抵达更高的精度和速率。

另一方面，这种视觉集成计划关于现场集成应用的开发者很是便当，他可以不再需要相识种种镜头、相机、控制器、照明、通讯接口的知识，仅需使用一个产品就可以去构建种种视觉应用，缩短了项目开发周期，大幅降低了工程时间与本钱。使用贝加莱mapp手艺框架提供的现成的软件组件，通过较少的编程就可以轻松建设机械视觉应用程序，只需要点击几下即可将智能摄像头捕获的图像集成到mapp View HMI应用程序中，摄像头和照明参数以及触发条件可随时更改，使得产品换型和其它运行时间调解都很是容易实验。

现实上，在种种重大的工业生产场景中，照明光源尤为主要，它直接关系到收罗图像的质量，例如图像轮廓是否清晰、成像特征是否完善体现等等。为此，贝加莱的集成视觉系统还提供很是无邪的光源照明治理功效，包括配景光、光带的�？榛杓�，可-40°至+90°电动旋转，并且内置了闪光控制器、支持多种颜色、大功率的快速响应，这些都可以凭证现场应用举行设置，还可以实时修改曝光时间长度、角度、颜色等等，这些功效让机械视觉应用变得越发无邪自若。

上一篇：机械视觉——工业自动化的“智慧之眼”

下一篇：机械视觉工业链全景梳理及区域热力地图