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为什么要采用集成视觉?

2020/3/22    来源:贝加莱工业自动化    作者:贝加莱工业自动化      
关键字:机器视觉  集成视觉  
采用集成视觉系统,提高了同步性、灵活的应用组织,并且能够获得集成所提供的最大的便利以及最佳性价比,贝加莱的集成视觉正是这样的技术领导者。

什么阻碍了视觉的发展?

    事实上,机器视觉本身是一个非常为众多厂商所看好的领域,因为,视觉能够提供更为丰富的制造现场信息,通过编码识别、文字识别、图像分析(区域、灰度、中心点等)、匹配、测量等能够在制造现场实现校准、排列、检测、读取、对比、定位等多种应用,尤其是在3C制造、汽车、包装、制药等制造现场。

视觉应用场景

图1 视觉应用场景

    影响视觉发展有众多因素,价格高昂是一方面,因为,相对而言,视觉系统对于图像采集、成像、处理的要求比较高,因此,对处理芯片、光学器件都是非常高的,而另一方面,也是由于这个领域也相对比较专业,与传统的自动化相比对人的专业性要求较高,因此,在很多制造现场并未获得大规模的应用。

    然而,随着智能手机、通信等产业的快速发展,制造视觉这类产品的器件、FPGA芯片的大规模采用,其本身成本也在不断下降,这使得机器视觉本身也不断拥有了经济性,成为了在工业领域最快成长的一个传感器方向。

全新集成视觉-站在全局的视野

    贝加莱,作为一个自动化厂商,也将视觉纳入其整个控制系统架构,借助于在自动化领域本身的强大应用支撑,其一开始就瞄准了解决现有视觉系统的痛点、并结合自身与机器控制紧密结合的软硬件,构建了集成视觉方案,相对于传统视觉独立的方案结构,这一架构更为符合产线本身的需求,因为,它将带来诸多原有架构所不能提供的便利。

    传统的视觉系统因为在原有的硬件、通信、软件架构下的投资沉淀,使得其改变变得高昂的成本,并且,也已形成的习惯也使得改变变得困难,而作为以“整体“架构的自动化厂商视觉,看待机器视觉的应用,更为全局,并能够兼顾与已有自动化系统的融合能力,使得视觉成为系统”有机的构成“。

        1、同步性概念

    在视觉检测应用中,有几个重要的同步点需要关注:

    (1)照明与成像的同步问题

    对于视觉而言,照明的良好设计构成了视觉应用70%的成功权重,它为被检测对象提供了最大的信噪比(Singal/Noise)、让图像更为突出而降低无关部分的影像。

    针对不同的视觉采样而言,LED照明的时间与相机的曝光时间必须最佳的同步,这会影响成像质量,对于高速运动的被测对象,较长时间的曝光会带来模糊,因此照明强度、频闪、颜色必须与相机进行良好的同步,而这对于集成的视觉来说就变得容易,由于由同一控制器控制,照明的LED强度、频闪和相机的对焦、曝光、成像过程在极高速度下实现同步,这是传统的分立厂商构成的视觉系统所无法完成的。

     (2)视觉系统与自动化系统的同步问题

    当我们检测到一个产品组件的边缘、中心时候,我们需要将这些信息发送给PLC机器人的控制端,目前很多都是通过RS232、EtherNet/IP等方式,显然与现在实时以太网的μS级同步无法相比,而另一方面,即使采用了总线也往往会需要多个网络配置,而贝加莱自身的控制、运动控制、I/O都是在POWERLINK架构下实现同步,通过百μS级的同步,使得系统更高精度、更高速度。

集成视觉使得视觉与机器工艺、控制相结合

 图2-集成视觉使得视觉与机器工艺、控制相结合

        2、集成降低工程成本

    这个对于现场集成应用的开发者非常便利,因为,在过去,你必须能够了解各种镜头、相机、控制器、照明、通信接口,你必须掌握这些信息,并构建一个视觉应用场景。

    但是,就像在图3中你所看到的,这个机器视觉提供了光学镜头、相机、照明、控制、通信的硬件集成,对于用户来说,它仅需使用一个产品就可以去构建一个视觉应用,而不是分别去采购一个镜头、相机、光源、接口模块等,或者它必须在这些并不能最佳匹配的产品间牺牲掉部分性能或功能(因为,系统的能力由最短的板决定),而集成视觉都是按照最优的架构来匹配。

镜头、相机、软件一体化集成视觉系统

图3 镜头、相机、软件一体化集成视觉系统

    因此,集成视觉在产品上,它是一个最优组合,并且以大幅降低工程时间与成本的消耗为目的。

        3、整体采购成本的降低

    当这个视觉与贝加莱的机器控制器如Panel PC 2000、X20 PLC集成在一起的时候,如图4所示,你还会发现,在整个工程集成中,你只需要一个工业控制器即可,而无需像原来的分立架构中,你需要PLC并需要一台专门处理视觉的PC,并且他们之间无法很好的通信,还需要配置专用的通信模块。

视觉与控制系统无缝集成

 图4 视觉与控制系统无缝集成

    当这个产线越多的视觉被集成,这个成本的分摊将会使得整体的工程成本更低。

集成视觉的灵活性

    再次强调,照明对于视觉应用成功至关重要,而贝加莱的集成视觉系统提供了非常灵活的光源照明管理,包括背景光、光带的模块化设计, 可以-40°..+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,这些都可以根据现场应用进行配置,包括实时修改曝光时间长度、角度、颜色等,这让应用变得非常灵活。

智能光源的集成

 图5 智能光源的集成

    因此,集成视觉是作为机器视觉应用的一个重要的发展方向,未来将紧密的与机器人、工艺装备紧密融合,并且,在OPC UA的新规范中,机器人、视觉将会实现统一的语义互操作。

统一的出厂标定

    传统的分立构成的视觉系统往往镜头、相机、光源来自于不同的厂商,因此,在应用中需要针对各家的实际参数进行标定,在更换了镜头等仍需再次标定,这些标定本身需要一定的专业性,且对于经常性的调整应用而言耗费时间,而贝加莱的集成视觉则在出厂时对CMOS器件与机械安装公差、不同LED光强等进行了统一标定,这使得其具有品质的一致性,减少了批量化生产及维护更新所需时间。

    综上所述,采用集成视觉系统,提高了同步性、灵活的应用组织,并且能够获得集成所提供的最大的便利以及最佳性价比,贝加莱的集成视觉正是这样的技术领导者。

责任编辑:杨培
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