集成式機器視覺系統(tǒng)的優(yōu)勢集成式機器視覺系統(tǒng)具有易學(xué)、易用、易維護、安裝方便等特點，可在短期內(nèi)構(gòu)建起可靠而有效的機器視覺系統(tǒng)。
系統(tǒng)概述
集成式機器視覺系統(tǒng)，也稱為智能相機，它集圖像采集、處理與通信功能于一身，提供了具有多功能、模塊化、高可靠性、易于實現(xiàn)的機器視覺解決方案。同時，由于應(yīng)用了最新的DSP、FPGA及大容量存儲技術(shù)，其智能化程度不斷提高，可滿足多種機器視覺應(yīng)用的需求。
組成部分
1.圖像采集單元
相當于采集卡，并輸出至圖像處理單元。
2.圖像處理單元
實現(xiàn)圖像采集卡/處理卡的部分作用，對采集到的圖像數(shù)據(jù)進行實時的存儲，并在圖像處理軟件的支持下進行圖像處理。
3.圖像處理軟件
圖像處理軟件在圖像處理單元硬件環(huán)境支持下，完成圖像處理功能。如標定、定位、幾何測量等。
4.網(wǎng)絡(luò)通信裝置
完成控制信息、圖像數(shù)據(jù)的通信任務(wù)。集成式機器視覺系統(tǒng)一般均內(nèi)置以太網(wǎng)通信接口，并支持多種標準網(wǎng)絡(luò)和總線協(xié)議，從而使多套集成式機器視覺系統(tǒng)構(gòu)成更大的機器視覺系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
系統(tǒng)優(yōu)勢
集成式機器視覺系統(tǒng)具有易學(xué)、易用、易維護、安裝方便等特點，可在短期內(nèi)構(gòu)建起可靠而有效的機器視覺系統(tǒng)。其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：
1.應(yīng)用便捷
由于集成式機器視覺系統(tǒng)已經(jīng)固化了成熟的視覺功能，同時提供便捷的社會子界面，無需編程?？梢钥焖賹崿F(xiàn)定位、幾何測量、有/無檢測、計數(shù)、字符識別、條碼識別、顏色分析等功能，可適應(yīng)大多數(shù)機器視覺應(yīng)用。
2.穩(wěn)定性高
集成式機器視覺系統(tǒng)實現(xiàn)了圖像采集單元、圖像處理單元、圖像處理軟件、網(wǎng)絡(luò)通信裝置的高度集成。通過可靠性設(shè)計和測試，硬件兼容比從不同制造商購買的板卡、相機、PC組成的機器視覺系統(tǒng)更好，可以獲更高的穩(wěn)定性。
3.體積小
集成式機器視覺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，易于安裝在工業(yè)生產(chǎn)線和各種設(shè)備上，且便于裝卸和移動。
4.網(wǎng)絡(luò)功能
集成式機器視覺系統(tǒng)通常提供較好的網(wǎng)絡(luò)功能，借助網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，可以實時地應(yīng)用到每一個工業(yè)監(jiān)測點。
5.成本低
集成式機器視覺系統(tǒng)集采集處理于一身，不用配置PC系統(tǒng)和圖像采集卡，大大降低了視覺系統(tǒng)的成本。同時，集成式機器視覺系統(tǒng)很少的組成部件導(dǎo)致更低的故障，降低維護成本。
系統(tǒng)劣勢
1.處理能力
PC系統(tǒng)快要通過較高的配置實現(xiàn)高速的出處理，適應(yīng)更高的檢測要求，如配置高速高分辨率的相機，高速處理器等。而對于集成式機器視覺系統(tǒng)而言，由于集成化的設(shè)計，受到處理器、內(nèi)存等方面的限制，不是和對大數(shù)據(jù)量進行復(fù)雜的運算。在高速和高精度要求的場合集成式機器視覺系統(tǒng)目前還無法和PC-BASED較量。
2.靈活性
PC-Based系統(tǒng)快要適應(yīng)復(fù)雜的應(yīng)用，可以更靈活的進行配置和控制。在算法上，可以通過各種高級語言實現(xiàn)復(fù)雜運算。當要提高精度時可以通過提高系統(tǒng)配置、增加相機數(shù)量來實現(xiàn)。而集成式機器視覺系統(tǒng)在這一點上就差一些，通常配置標準化，用戶僅能配置固定的功能。
典型系統(tǒng)
集成式機器視覺系統(tǒng)發(fā)展已經(jīng)有將近10年的歷程，多加機器視覺公司都有自己的集成式機器視覺產(chǎn)品。按照產(chǎn)品特點，智能相機可以分為分體式和一體式的兩種。分體式集成式機器視覺系統(tǒng)的圖像處理、通信、存儲功能由控制器完成，控制器提供有相機接口，可以與多臺、多種工業(yè)相機相連，共同完成采集、處理機結(jié)果輸出的功能，典型產(chǎn)品美國Cognex的Insight5000系列等。
1.處理器
處理器各家公司采用的都相同。Congex的Insight系列集成式機器視覺系統(tǒng)采用TI公司的DSP為圖像處理器，部分型號另配有Motorola公司的PowerPC用作通信功能。總的來說，集成式機器視覺系統(tǒng)上所采用的處理器有CPU、DSP、FPGA、PowerPC等多種，其所使用的型號處理能力也都不一樣，有些集成式機器視覺系統(tǒng)還常常采用多個處理器協(xié)同工作。
2.采集性能
對于一體式的集成式機器視覺系統(tǒng)來說，采集芯片的指標是固定的，而且處于數(shù)據(jù)傳輸速度、處理能力、內(nèi)部存儲等方面的考慮，一般其分辨率和幀速率都會從產(chǎn)品定位上優(yōu)化設(shè)計，以便能以較低的成本得到了相對更高的性能。而分體式集成式機器視覺系統(tǒng)的相機擴展能力可媲美PC系統(tǒng)。
3.接口能力
集成式機器視覺系統(tǒng)由于需要脫離PC單獨運行，因此一般都提供非常好的接口性能，離散IO/以太網(wǎng)、USB/串口等等。一體式集成式機器視覺系統(tǒng)由于體積限制，通常采用通信擴展模塊來提升通信能力，而分體式集成式機器視覺系統(tǒng)的控制器則可以將各種通信功能集成于一體，滿足不同場合的要求，有的還可以直接外掛監(jiān)視器。
發(fā)展趨勢
由于集成式機器視覺系統(tǒng)具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、易于集成、功能強大、使用方便、性價比高等特點，在機器視覺的各個領(lǐng)域都具有廣闊的市場前景。在可以預(yù)見的將來，集成式機器視覺系統(tǒng)將呈現(xiàn)以下的發(fā)展趨勢：
1.接口的標準化
在工業(yè)控制領(lǐng)域存在著各種設(shè)備之間互連和通信的要求，為便于設(shè)備之間通信，接口及協(xié)議的標準化（如工業(yè)以太網(wǎng)）就顯得越來越重要了，集成式機器視覺系統(tǒng)作為實現(xiàn)工廠自動化的重要組件之一，當然也不例外。
2.系統(tǒng)模塊化
將光源、電源、控制模塊甚至一些傳感器與集成式機器視覺系統(tǒng)集成在一起，構(gòu)成一個更完整意義的視覺系統(tǒng)，這樣使應(yīng)用起來更加方便，系統(tǒng)的穩(wěn)定性更高。
3.功能專業(yè)化與通用化
這是集成式機器視覺系統(tǒng)兩個不同的發(fā)展放系那個。有些開發(fā)商傾向于開發(fā)出適用于某些行業(yè)、某些特定應(yīng)用的集成式機器視覺系統(tǒng)，而另外一些廠家則傾向于開發(fā)適用范圍更廣、功能更齊全的通用性產(chǎn)品。
4.產(chǎn)品多樣化
由于硬件技術(shù)的發(fā)展和市場需求多樣化的要求，使得集成式機器視覺系統(tǒng)的多樣化不僅成為可能，而且十分必要。
選擇指南
市場上的集成式機器視覺系統(tǒng)越來越多，如何選擇一款適合應(yīng)用需求的產(chǎn)品，是擺在很多應(yīng)用工程師面前的一個難題。這個問題本身很難總結(jié)出一個千篇一律的公式，我們在此只能提出一些需要加以注意的地方供參考：
1.一定要對應(yīng)用本身有深入的了解
在很大程度上是應(yīng)用本身決定了我們需要選擇什么樣的產(chǎn)品，對應(yīng)用本身了解和總結(jié)得越仔細，越有利于我們選擇合適的產(chǎn)品。如我們要求的檢測精度、速度，生產(chǎn)線要求的漏檢率和誤檢率，需要檢測產(chǎn)品本身的一致性，生產(chǎn)環(huán)境可能帶來的影響等。
2.視覺和軟件功能是集成式機器視覺系統(tǒng)的核心
大部分的集成式機器視覺系統(tǒng)都固化有視覺和軟件功能，視覺和軟件功能是集成式機器視覺系統(tǒng)的核心。對視覺功能我們需要關(guān)注三個方面：
?視覺和軟件功能是否齊全
一般的集成式機器視覺系統(tǒng)的軟件功能除視覺功能外，還應(yīng)包含通信控制、人機交互界面等工具。而視覺功能是其中的主要部分，一般包括標定、定位、有/無檢測、字符識別、條碼識別、顏色分析等工具。當讓有些集成式機器視覺系統(tǒng)不包括上述的某些功能，但我們需要用到的功能必須包括。
?視覺工具的性能是否可滿足我們的要求
同樣的視覺工具，不同的廠家可能實現(xiàn)的原理不一樣，從而表現(xiàn)出來的性能也不一樣。我們可以想一些辦法來測試比較。如對定位功能，我們可以采用以下條件的變化來加以測試對比，觀察不同產(chǎn)品在條件變化下哪個穩(wěn)定性更強，得分值更高。
?零件旋轉(zhuǎn)
?光學(xué)測量裝置的變化
?光照條件的不一致
?零件外觀部分遮蓋
?視覺和軟件工具使用是否方便
有些視覺和軟件功能參數(shù)設(shè)置簡單明了，使用氣力愛非常方便，有些產(chǎn)品的視覺和軟件功能參數(shù)設(shè)置復(fù)雜，有些參數(shù)甚至沒有明確的意義，使用起來比較費事。
3.產(chǎn)品的穩(wěn)定性
產(chǎn)品的穩(wěn)定性也是工程上需要重點關(guān)注的，這個只能通過實際的測試和多方咨詢才能知道。一般我們可以觀察視覺檢測的重復(fù)精度，是否有過載保護，長時間工作是否會掉線，接口是否可靠等。
4.是否易于集成
這一點可通過考察產(chǎn)品的外觀結(jié)構(gòu)是否便于安裝、軟件使用是否靈活方便、接口功能是否齊全、產(chǎn)品說明書和幫助文檔是否詳細得知。
5.性價比
這一點可通過多方咨詢和橫向比較得知。
6.技術(shù)支持
當評估一臺集成式機器視覺系統(tǒng)時，很重要的疑點就是選擇一家可提供較寬范圍內(nèi)的產(chǎn)品支持和培訓(xùn)服務(wù)的提供商，這在很大程度上會影響我們應(yīng)用開發(fā)的周期甚至應(yīng)用的成敗。
參考資料 >