機(jī)器視覺(jué)越來(lái)越多應(yīng)用
電子制造業(yè)的強(qiáng)大制造能力，也制造出了機(jī)器視覺(jué)的“經(jīng)濟(jì)性”—越來(lái)越多的視覺(jué)應(yīng)用，也在于它的成本越來(lái)越低，且易用行不斷的提高。
1產(chǎn)品品質(zhì)保障：缺陷分析本身就是視覺(jué)的拿手好戲，它能夠同時(shí)給出多種標(biāo)定分析；
2智能導(dǎo)引類(lèi)：因?yàn)橄鄼C(jī)可以用于為機(jī)器人提供撿取的指引，以及為凌亂堆放的零配件提供抓取的指引，而無(wú)需額外的機(jī)械梳理機(jī)構(gòu)；
圖1-視覺(jué)更多使用的原因
3產(chǎn)品可追溯性：這里主要指各種條碼/QR碼等的識(shí)別和記錄；
4最大化的OEE：提高良品率，使得機(jī)器更高的可用性；
5視覺(jué)可以相較于其他光電、激光、色標(biāo)等更為廣泛的信息采集能力。它可以測(cè)量、比對(duì)、識(shí)別、計(jì)算中心等。它的高維度數(shù)據(jù)賦予了更多的計(jì)算可能性。人們可以借助這些特征來(lái)感知生產(chǎn)中的問(wèn)題和認(rèn)知生產(chǎn)的狀態(tài)，并獲得改善的可能。
視覺(jué)應(yīng)用的現(xiàn)狀
但自動(dòng)化和視覺(jué)似乎來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同的世界，自動(dòng)化更為關(guān)注控制的閉環(huán)，而視覺(jué)更多的強(qiáng)調(diào)計(jì)算的能力—就是獲取信息和判斷的能力。這是跨學(xué)科的領(lǐng)域，一個(gè)在控制算法，一個(gè)更為強(qiáng)調(diào)光學(xué)和圖像。因此，在很長(zhǎng)的時(shí)間里，這都是兩個(gè)領(lǐng)域，這帶來(lái)很多難題：
黑盒子問(wèn)題：
機(jī)器制造商對(duì)機(jī)器的工藝控制比較熟悉，但圖像處理只能拿到一個(gè)“黑盒子”，他們無(wú)法對(duì)內(nèi)部進(jìn)行設(shè)計(jì)。
同步性問(wèn)題：
相對(duì)來(lái)說(shuō)，視覺(jué)的識(shí)別在“實(shí)時(shí)性”方面并不像控制的周期性任務(wù)，這使得兩者在同步方面有很多困難。尤其是獨(dú)立的計(jì)算機(jī)集中的視覺(jué)處理系統(tǒng)，與傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)間的同步是個(gè)難題。
易用性難題：
圖像處理的專(zhuān)業(yè)性，使得機(jī)器領(lǐng)域的自動(dòng)化工程師缺乏這個(gè)專(zhuān)業(yè)性，這造成集成過(guò)程的“未知”和“能力不足”帶來(lái)不確定性。
貝加萊多層級(jí)的集成視覺(jué)
一個(gè)創(chuàng)舉
針對(duì)這些難題，貝加萊發(fā)揮自身自動(dòng)化廠(chǎng)商的集成能力，開(kāi)創(chuàng)性的將視覺(jué)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)層級(jí)的集成，這個(gè)集成包括三個(gè)層級(jí)的集成：
首先，集成視覺(jué)系統(tǒng)，貝加萊將光源、鏡頭、相機(jī)處理、通信接口集成于一體。這種集成降低了機(jī)器視覺(jué)作為一個(gè)系統(tǒng)，本身就需要集成的難度。另外，統(tǒng)一的出廠(chǎng)前校準(zhǔn)也使得現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)更為方便，現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)無(wú)需重新整定參數(shù)。
其次，網(wǎng)絡(luò)集成：貝加萊的相機(jī)可以與PLC、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、機(jī)器人、柔性輸送系統(tǒng)在同一網(wǎng)絡(luò)下作為一個(gè)“從站”被掃描，從站間還可以實(shí)現(xiàn)“交叉通信”—這意味著他們無(wú)需去主站協(xié)調(diào)，即可同步。
第三，軟件的集成：貝加萊將機(jī)器視覺(jué)的庫(kù)與自動(dòng)化的邏輯、運(yùn)動(dòng)控制、HMI任務(wù)都納入到Automation Studio集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)。這就使得自動(dòng)化工程師可以在這里將視覺(jué)應(yīng)用與其他自動(dòng)化任務(wù)集成開(kāi)發(fā)。并且，Automation Studio為機(jī)器視覺(jué)的AI應(yīng)用提供了配置和快速應(yīng)用構(gòu)建的能力。
圖2-貝加萊的集成機(jī)器視覺(jué)
這種集成，橫跨了自動(dòng)化和視覺(jué)領(lǐng)域，將過(guò)去離散的世界“合二為一”，實(shí)現(xiàn)更為高效的工程開(kāi)發(fā)，以及集成帶來(lái)的內(nèi)部最優(yōu)化。
完整的產(chǎn)品線(xiàn)
圖3則列示了貝加萊在視覺(jué)方面的全線(xiàn)產(chǎn)品組合，包括各種鏡頭、傳感器類(lèi)型、鏡頭、安裝接口等的豐富組合。這里還包括了AI-SmartCamera系列-它支持AI加速器的集成，提升在深度學(xué)習(xí)方面的能力。
圖3-貝加萊機(jī)器視覺(jué)各種靈活組合的產(chǎn)品
最大化的光源性能
–4種光源顏色可實(shí)時(shí)切換
–集成的頻閃控制器，提供快速照明響應(yīng)（1μs）
–光源可適配不同焦距鏡頭
整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的魯棒性
–IP67防護(hù)可選的C口鏡頭與套管
–抗震動(dòng)的膠合器件
–大像素尺寸及MTF優(yōu)化的鏡頭
–通過(guò)拋光和鍍膜玻璃前端達(dá)到最小化的畸變
–可提供最佳照明（漫反射、偏振）的濾光片
–可電子切換的紅外濾光片
靈活的傳感器參數(shù)整定
– 面陣相機(jī)可同時(shí)提供線(xiàn)掃能力
圖4是獨(dú)特的光源和光源控制器選項(xiàng)，考慮到光源在視覺(jué)工程應(yīng)用中的重要性，貝加萊專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了這個(gè)光源系列作為一個(gè)獨(dú)立的單元，為集成的相機(jī)提供額外的高性能光源。
圖4-豐富的光源選項(xiàng)
光源是圖像處理的關(guān)鍵因素，光源的均勻性與高密度是必需的，以能夠獲得最好和顯著的“對(duì)比度”，特征更為顯著的呈現(xiàn)。并且，光源控制器還有利于同步性-他們通過(guò)微秒級(jí)的網(wǎng)絡(luò)連接。
貝加萊光源特性
–最高等級(jí)同步脈沖間隔和上升時(shí)間同類(lèi)最佳
–4種顏色LED以獲得最大對(duì)比度
–光源條角度可電子調(diào)節(jié)
–可配置的LED光
易用性-僅需1根電纜
–供電實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信觸發(fā)信號(hào)通過(guò)M12混合連接器
–菊花鏈接線(xiàn)方式可串接至其它相機(jī)或光源組件
強(qiáng)大的軟件功能
硬件是一方面，而機(jī)器視覺(jué)的軟件集成是另一個(gè)對(duì)于工程應(yīng)用至關(guān)重要的方面。貝加萊的Automation Studio中的mappVision庫(kù)提供了非常多的視覺(jué)應(yīng)用能力。并且，它還能與mappView-HMI、mappMotion進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)同步性。
圖5-軟件功能庫(kù)多使用的原因
視覺(jué)的軟件能力，不僅包括軟件本身的庫(kù)，更重要的在于“工程”集成方面的“軟件能力”：
1 大量標(biāo)準(zhǔn)視覺(jué)功能塊（VF）
-強(qiáng)大且極其靈活的使用
-自動(dòng)化項(xiàng)目與視覺(jué)功能塊的過(guò)程變量可并行通信
2 在熟悉的編程環(huán)境下易于使用
-靈活圖像處理
-所有參數(shù)可在無(wú)Automation Studio平臺(tái)進(jìn)行修改并可保存配方在相機(jī)內(nèi)
3 可在項(xiàng)目生成中檢查應(yīng)用的最終質(zhì)量
-通過(guò)AS內(nèi)嵌HALCON庫(kù)實(shí)現(xiàn)完整功能仿真
-自動(dòng)通過(guò)XLS文件導(dǎo)出所有結(jié)果
4 基于深度學(xué)習(xí)的文本識(shí)別
-無(wú)需訓(xùn)練，不受字體影響（手寫(xiě)，或在雜亂背景-如紋理或反射）
5 各種環(huán)境下的缺陷檢測(cè)
-無(wú)需手動(dòng)標(biāo)定
-無(wú)需不良品圖片僅需少量良品即可進(jìn)行訓(xùn)練
6 算法及基于HALCON深度網(wǎng)絡(luò)
-在常規(guī)算法上加入深度學(xué)習(xí)，以獲得更好的產(chǎn)品質(zhì)量
-推理硬件采用26TOPS的芯片
貝加萊的軟件能力帶來(lái)的好處，主要是讓工程師能夠通過(guò)快速的配置方式，構(gòu)建一個(gè)集成視覺(jué)檢測(cè)的自動(dòng)化應(yīng)用。如機(jī)器人智能導(dǎo)引、缺陷識(shí)別及處理、條碼識(shí)別與產(chǎn)品即時(shí)輸送、缺陷與裁切處理等，他們主要是將視覺(jué)與即時(shí)處理集成。
廣闊的應(yīng)用潛能
如圖6，機(jī)器視覺(jué)為我們提供了整個(gè)工廠(chǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用需求。包括產(chǎn)品的物流分揀、對(duì)象識(shí)別、產(chǎn)品分揀排序、對(duì)齊、幾何檢測(cè)、品質(zhì)、文本/二維碼識(shí)別。
圖6-廣泛的機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用場(chǎng)景
后續(xù)，我們將介紹更多貝加萊機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用場(chǎng)景，如印刷套色控制、貼標(biāo)機(jī)、燈檢、機(jī)器視覺(jué)與輸送系統(tǒng)、機(jī)器人與視覺(jué)的集成應(yīng)用案例。
