在世界各地無數(shù)生產(chǎn)和制造環(huán)境中，機器視覺系統(tǒng)始終確保數(shù)百萬計的產(chǎn)品符合嚴格的質(zhì)量和安全要求。一個有效的視覺系統(tǒng)可以消除缺陷、驗證裝配以及跟蹤和采集生產(chǎn)流程每個階段的信息，從而幫助您提高效率和性能。另外，機器視覺還能幫助您實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，從而減少生產(chǎn)錯誤，這相當于降低了生產(chǎn)成本，并提高了客戶滿意度。
任何機器視覺系統(tǒng)的基本作用均是檢驗、識別和引導(dǎo)元件。獨立式工業(yè)級視覺系統(tǒng)結(jié)合了視覺工具庫與圖像采集和處理功能。市場上提供廣泛的型號選擇，以滿足用戶不同的價格和性能需求。
由于目前市場上供應(yīng)如此多的視覺系統(tǒng)，因此，試圖找出哪一款最適合您的特定應(yīng)用可能是一項艱巨的任務(wù)。
僅找到一個可以執(zhí)行基本視覺任務(wù)的系統(tǒng)是遠遠不夠的;您還需要考慮一些其它因素，以確保成功部署。
無論您是機器視覺新用戶還是有經(jīng)驗的老用戶，根據(jù)本指南所提供的十個關(guān)鍵問題的答案以及評估產(chǎn)品特定功能的有用建議，您可以有效完成視覺系統(tǒng)選擇過程。
1. 視覺系統(tǒng)是否易于設(shè)置應(yīng)用、創(chuàng)建自定義操作界面和管理視覺系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
2. 元件定位工具的重要性是什么?我如何能夠評估它們的性能
3. 視覺系統(tǒng)是否有全面的圖像預(yù)處理工具庫
4. 我應(yīng)該尋找哪些字符讀取和驗證功能
5. 我如何能夠確定視覺系統(tǒng)測量工具的可重復(fù)性
6. 我如何評估工業(yè)代碼讀取工具?我應(yīng)該尋找哪些特定功能
7. 視覺系統(tǒng)可提供哪些網(wǎng)絡(luò)化和通信功能
8. 關(guān)于視覺系統(tǒng)配件，我應(yīng)該了解哪些方面
9. 視覺系統(tǒng)供應(yīng)商是否提供廣泛的硬件選項?它們對于我的環(huán)境來說是否足夠堅固耐用
10. 視覺系統(tǒng)供應(yīng)商是否提供我所需的支持和學習服務(wù)
1. 視覺系統(tǒng)是否易于設(shè)置應(yīng)用、創(chuàng)建自定義操作界面和管理視覺系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
設(shè)置視覺應(yīng)用不應(yīng)要求您成為一名機器視覺專家。設(shè)置界面是否能夠幫助您完成一項視覺應(yīng)用的所有步驟(包括設(shè)置采集設(shè)置、定位和檢驗元件以及將結(jié)果傳輸?shù)焦S車間的其它設(shè)備)?它是否需要編程知識，或者它是否為可配置系統(tǒng)?設(shè)置軟件是否易于校準系統(tǒng)以便以實際應(yīng)用單位而不是像素執(zhí)行工作?當您將工具添加到應(yīng)用時，它是否向您顯示通過和未通過工具的快速瀏覽以幫助您了解應(yīng)用的設(shè)置效果?它是否允許您建立完整的操作界面以便能夠變更公差或者支持生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換?系統(tǒng)是否提供維護工具用以備份、恢復(fù)或克隆系統(tǒng)以及進行固件升級
2. 元件定位工具的重要性是什么?我如何能夠評估它們的性能
元件定位軟件工具在相機的視場范圍內(nèi)定位元件。這通常是任何視覺應(yīng)用的第一步，從最簡單的機器人拾放操作到最復(fù)雜的裝配驗證任務(wù)，無一例外。同時，它也是最關(guān)鍵的一步，因為其往往決定應(yīng)用的成敗，如果您不能定位元件，那么，您也無法檢驗、測量或者識別元件。
雖然聽起來足夠簡單，但在實際生產(chǎn)環(huán)境中，定位元件可能極具挑戰(zhàn)性。視覺系統(tǒng)經(jīng)過培訓后，基于圖案識別元件，但即使是最嚴格控制的制造流程，在元件呈現(xiàn)在視覺系統(tǒng)面前的方式上也允許出現(xiàn)一些變化。因此，視覺系統(tǒng)的元件定位工具必須足夠智能，以便快速、準確地將培訓圖案與生產(chǎn)線上移動的實際物品進行比較，并允許元件外觀有一些變化。對于元件匹配工具來說，最重要的一點是，能夠容許比較起來有較大的變化，并忽略照明變化，同時始終充分可靠地定位正確的元件。
3. 視覺系統(tǒng)是否擁有全面的圖像預(yù)處理工具庫
圖像預(yù)處理工具改變原始圖像，以便在強調(diào)所需特征的同時，最大限度地減少所不需的特征。這為采用更多功能強大的工具獲得最佳性能做好了圖像準備，可顯著提高整個系統(tǒng)的準確性和強大性。預(yù)處理工具能夠：
● 提高元件與其背景之間的對比度;
● 遮蓋不重要和可能造成混淆的圖像特征;
● 消除元件表面反射引起的“亮斑”，以及
● 使粗糙的表面紋理變光滑。
確保您所選擇的視覺系統(tǒng)包含全面的圖像預(yù)處理工具。
4. 我應(yīng)該尋找哪些字符讀取和驗證功能
無論您是讀取汽車元件上壓印的字母數(shù)字代碼，還是驗證藥瓶或包裝上的日期和批代碼信息，評估字符讀取和驗證工具時，您需要尋找多種功能，包括：
功能強大的OCR技術(shù)用于處理流程變化
TOCR工具應(yīng)當能夠處理典型的印刷變化，如筆劃寬度變化、字符歪斜、背景變化、字符粘連和廣泛的印刷流程變化。擁有較高的讀取率極其重要。
輕松的字體培訓
此功能通過學習以一系列圖像出現(xiàn)的字符模型來建立字體。圖像應(yīng)包含每個字符的多個示例，并涵蓋生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的整個質(zhì)量范圍。
內(nèi)置圖像預(yù)處理工具
這些工具應(yīng)當具備銳化字符邊線對比度和過濾圖像中無關(guān)緊要背景的能力。
靈活的域功能
靈活的域功能指同時字段化固定和可變字符串長度的能力。
5. 我如何能夠確定視覺系統(tǒng)測量工具的可重復(fù)性
如果您的一個應(yīng)用涉及關(guān)鍵的尺寸測量，視覺系統(tǒng)的測量工具必須精確，并且具有非常高的可重復(fù)性。
視覺系統(tǒng)應(yīng)當具有全套測量工具，允許您選擇適當?shù)墓ぞ撸詽M足您測量應(yīng)用的需求，而無需編寫自定義腳本或功能。
對于高精度測量，視覺系統(tǒng)應(yīng)當能夠校正可能影響測量的鏡頭失真，尤其是在圖像的外部區(qū)域中。
6. 評估工業(yè)代碼讀取工具?我應(yīng)該尋找哪些特定功能
工業(yè)環(huán)境要求視覺系統(tǒng)能夠讀取質(zhì)量退化、標記質(zhì)量不佳或者位置因元件而異的2D數(shù)據(jù)矩陣代碼。無論元件材料(如金屬、玻璃、陶瓷和塑料等)和所采用的元件標記方法(如打點、蝕刻、熱壓和噴墨等)如何，視覺系統(tǒng)均應(yīng)獲得良好的讀取效果。
除這些標準以外，您需要尋找的其它特定代碼讀取功能包括：
代碼質(zhì)量驗證
尋找能夠根據(jù)既定標準驗證代碼質(zhì)量的視覺產(chǎn)品。
這能夠提供關(guān)于標記流程效果如何的寶貴信息。
讀取速度
根據(jù)您的生產(chǎn)線速度和生產(chǎn)量需求，您可能需要非常高速的讀碼器。目前可提供的最快速的視覺系統(tǒng)每分鐘可讀取7200個以上代碼。
7. 我應(yīng)該尋找哪些網(wǎng)絡(luò)化和通信功能
作為共享信息、支持決策和實現(xiàn)高效集成流程的一種手段，網(wǎng)絡(luò)化對于許多視覺應(yīng)用來說都是一項必不可少的功能。例如，網(wǎng)絡(luò)化使視覺系統(tǒng)能夠?qū)⑼ㄟ^/未通過結(jié)果傳輸?shù)絇C進行分析，或者直接與PLC、機器人以及集成流程控制系統(tǒng)中的其它工廠自動化設(shè)備進行通信。
如果您需要在企業(yè)層面將您的視覺系統(tǒng)連接到PC，請選擇支持全面的標準網(wǎng)絡(luò)化協(xié)議庫的系統(tǒng)：
● TCP/IP客戶端/服務(wù)器使視覺系統(tǒng)能夠輕松與其它視覺系統(tǒng)共享結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并通過以太網(wǎng)控制設(shè)備，無需開發(fā)任何代碼。
● FTP(文件傳輸協(xié)議)允許將檢驗圖像存儲在網(wǎng)絡(luò)上，供以后分析。
● Telnet是一種因特網(wǎng)標準協(xié)議，其允許遠程登錄和從主機設(shè)備連接。
● DHCP(動態(tài)主機配置協(xié)議)允許視覺系統(tǒng)自動從服務(wù)器獲取其網(wǎng)絡(luò)IP地址，從而實現(xiàn)真正的即插即用性能。
● DNS(域名服務(wù))允許您為每個視覺系統(tǒng)分配一個有意義的名稱，如“裝瓶線系統(tǒng)1”，代替必須使用數(shù)字IP地址。
要使視覺系統(tǒng)集成PLC、機器人和您工廠車間的其它自動化設(shè)備，您所選擇的系統(tǒng)還必須支持以下協(xié)議：
● 工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，如EtherNet/IP、PROFINET、MC協(xié)議、POWERLINK和Modbus TCP。這些使視覺系統(tǒng)能夠通過一根以太網(wǎng)電纜連接到大多數(shù)常見的PLC和其它設(shè)備，從而消除了復(fù)雜布線方案和價格昂貴的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的需要。
● Fieldbus網(wǎng)絡(luò)，包括CC-Link、DeviceNet和Profibus。通常需要協(xié)議網(wǎng)關(guān)配件將視覺系統(tǒng)添加到Fieldbus網(wǎng)絡(luò)。
● RS-232和RS-485串行協(xié)議，需要通過此類協(xié)議與大多數(shù)機器人控制器進行通信。
最后，隨著在整個制造流程中對視覺系統(tǒng)的越發(fā)頻繁的運用，以集中方式管理這些系統(tǒng)的需求變得越來越重要。確保您所選擇的視覺系統(tǒng)集成適當?shù)能浖?，使您能夠輕松通過網(wǎng)絡(luò)從任何位置——無論是在工廠車間內(nèi)部，還是在工廠車間外面——遠程監(jiān)控您所有視覺系統(tǒng)的操作。
8. 關(guān)于機器視覺系統(tǒng)配件，我應(yīng)該了解哪些方面
很多時候，人們對視覺系統(tǒng)的評估給予了過多的關(guān)注，而忽視了配件產(chǎn)品的重要性。配件的選擇可大大有助于確保系統(tǒng)無故障集成，并且在需要提供照明的情況下，甚至可能決定應(yīng)用的成敗。
為保證您快速、輕松地集成系統(tǒng)，很重要的一點是，應(yīng)從可提供全面的可兼容配件的供應(yīng)商那里購買視覺系統(tǒng)。這將使您能夠了解每個配件是否經(jīng)過測試，且經(jīng)證實可與視覺系統(tǒng)兼容。更重要的是，在進行應(yīng)用評估的過程中，銷售人員應(yīng)該能夠幫助確定最佳光源和光學元件解決方案，以提供確保視覺應(yīng)用成功的最佳機會。
應(yīng)尋找的配件包括：
● 光源-任何兩個生產(chǎn)區(qū)域均具有不同的環(huán)境照明條件，并且元件可能展示廣泛的表面特征。幾乎每個機器視覺解決方案均需要獨特的照明方法，以滿足其應(yīng)用目標以及優(yōu)化性能。您的視覺系統(tǒng)供應(yīng)商應(yīng)提供各種不同的光源選項，包括：環(huán)形燈，其從各個方向提供柔和、均勻的照明;背光燈，其創(chuàng)造元件與其背景之間的最大對比度;暗視場照明，其為表面不規(guī)則元件的圖像采集提供低角度照明。
● 通信模塊-確保您的供應(yīng)商提供各種通信外圍設(shè)備，如I/O模塊和網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)關(guān)模塊，其支持視覺系統(tǒng)與PLC、機器人和其它工廠自動化設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)之間的輕松、快速連接。
● 操作面板-網(wǎng)絡(luò)化的操作面板允許輕松的即插即用設(shè)置和部署以及持續(xù)的視覺系統(tǒng)監(jiān)控，無需PC。選擇操作面板時，應(yīng)尋找具有直觀、觸摸屏界面且支持多個相機視圖的類型。應(yīng)尋找的其它功能還包括高速可視化，其允許您查看生產(chǎn)線上的圖像和疊加圖形，以便操作員能夠輕松修改檢驗參數(shù)以及瀏覽設(shè)備上的檢驗結(jié)果。另外，其還應(yīng)足夠堅固耐用，以承受嚴苛生產(chǎn)環(huán)境的挑戰(zhàn)，并配備防眩光影響保護的LCD顯示器和NEMA級安裝擋板，以便安裝在面板或外殼內(nèi)時提供防塵和防水密封功能。
集成光源
集成光源在視覺系統(tǒng)中提供極大的便利性和易用性。集成光源消除了購買、安裝和供電額外光源的需要，從而簡化了系統(tǒng)。擁有集成光源使視覺系統(tǒng)比其它需要較大型外部光源和電源的系統(tǒng)更小巧、更緊湊，從而使其更易于在生產(chǎn)線上難以到達的空間內(nèi)安裝和使用。您所尋找的視覺系統(tǒng)應(yīng)該能夠控制亮度以及集成式和外部光源的頻閃，無需額外設(shè)備。這消除了購買額外光源或電源的需要。
9. 視覺系統(tǒng)供應(yīng)商是否提供廣泛的硬件選項?它們對于我的環(huán)境來說是否足夠堅固耐用
您所選擇的供應(yīng)商應(yīng)當能夠向您提供性能、分辨率和耐用性各異的廣泛系統(tǒng)選擇。您不可能購買到“完全通用”的機器視覺。您的應(yīng)用可能需要線掃描相機，而非區(qū)域掃描系統(tǒng)或者彩色系統(tǒng)。您也可能需要更高的分辨率，以滿足您較嚴格的公差標準，或者需要能夠承受沖洗環(huán)境的系統(tǒng)。您的供應(yīng)商應(yīng)當能夠提供同時滿足您檢驗需求以及實際應(yīng)用環(huán)境的選項。
其它問題包括：您的生產(chǎn)線上是否有空間安裝視覺系統(tǒng)?如果空間有限，則應(yīng)提供適合實際空間大小的選項以及圖像采集選項。例如，如果產(chǎn)品的可視空間有限，線掃描相機可能是您可以考慮的選項。不同于需要看到整個元件以拍攝完整快照的區(qū)域掃描相機，線掃描相機僅需看到產(chǎn)品的一小部分，以構(gòu)建整個圖像到內(nèi)存即可。這種比較可看作照片復(fù)印機(區(qū)域掃描)與桌面掃描儀(線掃描)之間的比較。
如果視覺系統(tǒng)安裝空間有限，較小巧的封裝將占據(jù)更小的空間，而且需要更少的安裝空間。如果您已經(jīng)考慮了實際空間限制，現(xiàn)在需要詢問的問題是，您的特定應(yīng)用需要何種分辨率。視覺系統(tǒng)的分辨率是所使用的成像儀的尺寸，以像素表示。一般來說，您擁有的像素越高，您每個特征所采集的數(shù)據(jù)就越多。每個特征的數(shù)據(jù)越多，您所獲取測量的精確性和可重復(fù)性就越高。要了解分辨率，請問自己，我需要何種視場?我是需要采集裝配線的寬度、較大元件的一部分還是整個元件本身?為檢驗此元件，我需要在圖像中看到什么?通過這些答案來確定目標分辨率。例如：您的檢驗需要清點托盤上的元件數(shù)量。如果您的視場是您裝配線的寬度(例如12英寸)，且您的視覺系統(tǒng)的分辨率為40x480，那么，您將擁有等于12英寸的640像素。這相當于每英寸53像素(或者每像素代表0.018英寸)。如果您只需清點每個托盤上的元件數(shù)量，此分辨率可能足夠滿足您的需求。然而，如果您需要測量每個元件的寬度，且公差范圍為+/-0.001英寸，那么，更高的像素可向您提供更多關(guān)于每個特征的數(shù)據(jù)，以保證公差精度。
有時候，即使配有特定的光源和濾光功能，您所檢驗的特征在單色視覺系統(tǒng)中仍沒有形成足夠的對比度。彩色系統(tǒng)能夠呈現(xiàn)您所需的細微特征和顏色差異，從而幫助您完成檢驗。
一些視覺系統(tǒng)裝配到堅固耐用的IP和NEMA級金屬封裝內(nèi)，提供防塵和防潮功能，無需單獨的外殼配件。然而，如果您工廠的環(huán)境特別嚴苛，或者需要經(jīng)常沖洗設(shè)備，則應(yīng)詢問您的潛在供應(yīng)商是否能夠為系統(tǒng)提供通過預(yù)審的外部封裝。
10.視覺系統(tǒng)供應(yīng)商是否提供我所需的支持和學習服務(wù)
即使最高性能的視覺系統(tǒng)也僅可能與其背后的供應(yīng)商一樣優(yōu)異。無論您是從經(jīng)銷商、系統(tǒng)集成商還是直接從制造商處購買視覺系統(tǒng)，很重要的一點是，事先了解其可向您提供的完整支持服務(wù)范圍。確保您所選擇的視覺供應(yīng)商了解您獨特的支持需求，并向您提供您在項目每個階段(從應(yīng)用開發(fā)和系統(tǒng)集成到部署以及其它)將需要的所有資源。
需要考慮的重要問題包括：
1. 視覺供應(yīng)商能否提供專門的機器視覺專家協(xié)助您進行初步應(yīng)用評估?很重要的一點是，與富有經(jīng)驗的銷售和應(yīng)用工程師合作，以確保能夠以適當?shù)男詢r比完成應(yīng)用。
2. 視覺系統(tǒng)制造商是否擁有全球售后支持網(wǎng)絡(luò)?如果系統(tǒng)在一個位置調(diào)試，而在另一個位置安裝，那么，這一點尤為重要。
3. 視覺系統(tǒng)制造商是否提供廣泛而價格實惠的培訓和支持選項(包括在線自助和培訓課程、全球電話支持和個性化培訓服務(wù))
4. 如果您從經(jīng)銷商或系統(tǒng)集成商處購買視覺系統(tǒng)，他們是否為視覺系統(tǒng)制造商的授權(quán)合作伙伴
5. 視覺系統(tǒng)制造商是否擁有成功的安裝歷史以及長期支持您需求的財務(wù)穩(wěn)定性
6. 如果您的應(yīng)用有需要，或者您的應(yīng)用需求變更，視覺供應(yīng)商是否提供更先進的系統(tǒng)和工具
最后的思考
最佳供應(yīng)商并非僅僅試圖向您銷售一件產(chǎn)品——提供解決方案之前，他們應(yīng)花費時間仔細了解和評估您的所有需求。
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