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智能相机将走向更为智能、更高速度、更高精度、更易操作、成本更低的未来发展趋势似乎已经无人可以否认。面对众多世界级的智能相机纷纷在全球范围内大举圈地的事实,智能相机制造商们将如何真正实现这一伟大而光荣的梦想?是不是实现方法的不一样,将会成为未来智能相机产品良莠的分水岭?然而,一个残酷的事实是,最实用的才是最好的。面对这一问题,我们采访了来自中国机器视觉市场的众多智能相机供应商们。 目前中国市场中智能相机的发展现状及趋势究竟如何?如果与PCBASED机器视觉系统相比,智能相机的市场上升趋势毫无疑问。那么目前推动智能相机市场发展的主要积极因素是哪些?阻碍智能相机市场发展的主要因素又是哪些?
史修栋:当前中国市场还没有真正意义上的本土智能相机,只有外国公司的产品。智能相机的关键技术有两个:工业相机技术和机器视觉算法技术。前者属于电子硬件技术,国内正日臻完善,但是算法方面还需要多年的实践积累,当前本土的厂商尚难以做到最强。我们上海锐势一年前就推出了EagleEye2系列智能相机,也只是在硬件上有优势,其算法部分也只对某些专业应用领域有所涉及。虽然我们已成功获得几个大客户的认可并合作愉快,但我们深知,在智能相机方面需要做的工作仍有很多。 因为开发难度低,近几年内PCBASED机器视觉系统还将一统中国市场,这是毫无疑问的。我认为推动智能相机市场发展的积极因素主要有:第一,智能相机实现的机器视觉系统成本低廉,能大量应用,例如本公司的RMVA200SC型智能相机批量售价低廉,却具有130万像素逐行扫描CCD和每秒48亿次运算能力的DSP系统。第二,智能相机实现的机器视觉系统属于纯嵌入式系统,可靠性高,节省了维护费用支出。而阻碍智能相机市场发展的主要因素则在于:第一,对中国的技术人员来说,智能相机属嵌入式系统,开发难度大。第二,中国机器视觉应用还只限于高端市场,对成本不敏感,没有凸显出智能相机的价格优势。第三,智能相机的技术难度大、研发周期长,近期鲜有本土公司推出智能相机,本公司研发智能相机也缘于个人喜好方能坚持下来,历时两年半才有比较成熟的产品面世。 (图注:王振宇 上海锡明视觉技术有限公司总经理 (MVChina2007展位号:101))
推动智能相机发展的积极因素主要在以下几方面:首先是成本较低。利润是任何一个企业的生命线,对大多数客户而言只要满足要求就可以,够用就好。其次是开发简单。同样为了降低成本,客户大多要求可以自己掌握所有的东西,因为购买配件比购买系统要便宜的多。对于大多数智能相机用户而言这将是一个非常好的选择。其三是开发周期短。与开发难易程度相对应,开发周期的长短通常是用户关心的重要指标,随着工业化的飞速发展,市场竞争的不断加剧,每个公司都需要能够快速响应,追求短频快。其四是性能更稳定。相对整台PC而言,智能相机用到的电子元器件可谓少之又少,仅从这点来讲,系统性能就稳定很多。而智能相机的软件架构也已经过严格的测试,不像PCBase系统,二次开发的灵活性同样会带来很多隐患。最后体积较小。一些装配线的场合没有空间可以放置一台PC,这种情况下,设备的体积可能是关键因素。 而制约着智能相机发展的不利因素则在于:首先是速度方面。PCBase系统可以配置高速相机,采用高速处理器,可以达到运动速度非常快的检测要求,而智能相机如果达到同样的处理速度,则成本将是非常高昂。大部分智能相机目前的运行速度无法和PCBase匹敌。比如目前的最快的Insight,幅面 其次是精度方面。PCBase的检测精度更高,智能相机因受其处理器、内存等各方面影响而不利于做更复杂的算法,所以目前无法达到PCBase的检测精度。单就亚象素而言,Insight理论可以做到1/10亚象素,VisionPro可以做到1/40亚象素。当然实际案例中检测精度受到很多方面的影响,亚象素只是其一。对于检测精度来讲,幅面也是至关重要的,这一点智能相机的劣势更为明显。正如我们所知,现在的数字相机幅面动辄几个M,有的已经上了两位数,这是智能相机目前无法比拟的。既然这么大的芯片已经面世,智能相机一样可以采用,但就如前面所说,如此高档配置的智能相机身价可不仅仅是水涨船高这么简单,而且智能相机因为其体积的特殊性,高档的配置未必可以轻松的选用,这里面还会涉及到一些生产工艺的、电路设计的问题。 第三是复杂和灵活的检测方面。PCBase系统可以做更复杂的应用,可以更灵活的进行控制。智能相机其实还要分Smart Camera和Intelligent Camera,这两种还不完全一样。所有的智能相机都有自己的操作系统,不比我们常用的Windows,这些操作系统瘦身不少,实时性能都比较优良(这倒是智能相机的另一个优点),Smart Camera相对比较简单,我们可以在其设定好的步骤下进行配置(比如Banna),或者直接调用系统已经包装的非常好的函数,根据不同的应用搭建不同的检测系统(比如InSight)。而Intelligent Camera相对复杂一些,同样灵活性也相对好一些,我们可以通过高级语言(比如C)编程调试,然后灌制到相机内部。但是无论是Smart还是Intelligent,对于PCBase而言,目前智能相机就复杂和灵活两点还是无法比拟。比如我们需要做一个复杂的表面检测,检测划痕污迹等,物体表面还有一些字符,字符位置不确定,此时PCBase系统配带的软件包的可操作性能就体现出来了。对于这种复杂的应用,PCBase系统解决起来或许比智能相机方便的多(假设智能相机可以完成这个功能)
全文:智能相机必将是应用于工业现场的机器视觉系统的大势所趋。而PCbased系统则更加适用于实验室应用。当然,基于DSP技术在数据处理速度上的限制,一些繁杂耗时的图像处理,一些极高速的图像处理在相当一段时间内仍然需PCBASED来胜任。简单、易用、价格便宜,这些固然是智能相机的特点,而更为重要的是系统应用的稳定性、易于维护性、功能上的强大与灵活性,这些都给客户提供了更高的价值。 我们认为,阻碍智能相机发展的最大障碍还源于大多数对智能相机认识上的偏差。受传统PCBASED系统供应商的误导,很多工厂的技术人员甚至高校里相关专业的学生,都认为智能相机的功能单一、速度低、功能简单,只能实现最基本的图像处理功能。这些认识要是搁在十年前或许是客观的,然而时至今日,这样的理解就有所偏颇了。阻碍智能相机发展的另一因素则在于国产智能相机发展的相对滞后,加之国外的智能相机绝大多数不能提供中文用户界面,给国内客户的应用造成了一定的障碍。当然,我们的职责也在于培育市场对机器视觉形成公正客观的认识。 李根良:目前的中国市场中,智能相机的市场占有量相比前些年有了很大程度的提高,相信这一比例会随着智能相机的进一步推广而有较大的提升。我个人认为,目前推动智能相机市场发展的积极因素主要有三个:第一,智能相机的性能已经得到了很大程度的提高,对于多数的中低端应用,完全可以由智能相机来完成。第二,智能相机本身的小型化设计降低了对安装空间的要求,客户无需在机台上留出较大的空间来安装机箱。第三,对于客户来讲,更多的还是喜欢使用安装方便、操作简单的产品。所有这些都会推动智能相机的发展。 至于阻碍智能相机发展的因素,我想主要集中在相机本身的性能方面。虽然近年来智能相机的性能有了很大程度提高,但在某些性能指标上与板卡式相机还是有些差距,比如在检测的速度方面。当然这主要还受限于当前的半导体技术的水平,另外板卡式相机有很强的灵活性,如果想增加一个功能,可能只需增加一块板卡即可,而这一点也是智能相机所不能匹敌的。
(图注:STEVE ZHU DLASA亚太区市场开发总监) STEVE ZHU:我认为目前中国的智能相机市场形势非常乐观,越来越多的生产企业已开始意识到视觉检测在质量控制、生产效率提高上的重要性,这与国内国外业界所有有志之士近几年的共同努力分不开。毫无疑问,就目前性能表现来讲,智能相机和PC-Based视觉系统各有优缺点,如何取二者所长,舍其所短,从而提供综合性能最佳、市场最需要的智能系统,将是所有客户期待和各厂家致力开发的目标。而DALSA IPD在此项策略性竞争中笑傲群雄,这与我们几十年在视觉成像、采集和先进算法开发的世界领先技术及对市场客户的了解分不开。 智能相机发展之所以相对较快,主要有以下原因。首先,简单易用性:算法、工具已打包好,无需传统编程,开发周期短,如DALSA IPD的iNspect用户界面简单,富有逻辑性,工具直观,15分钟便可开发一视觉方案。其次,高度集成性:I/O输入/输出、各种PLC标准、及相机均可集成到一高度紧凑的智能型系统里,从而进一步降低系统成本。第三,系统可靠性高:高度集成,专门针对苛刻工业生产环境设计,其可靠性大大强于一般PC-Based的视觉系统。第四,维护简单:因其可靠、简单易用,从而维护方便,为系统集成商和用户均节省了成本。第五,系统通用性较强。最后,体积小,对空间限制的应用更加实用:譬如DALSA IPD VA20 双相机智能视觉检测系统,集成10个输入、8个输出,体积小、可靠性强、维护成本低,在很多应用领域里极具竞争性。 但是我们也不得不清醒地意识到,智能相机还有很长的路要走,在很多方面制约其发展的不利因素还很多,灵活性不够的缺点首当其冲,主要表现在几方面:首先,相机分辨率固定,无法灵活地应付不同分辨率的需求。这就意味着,一旦检测精度要求提高,系统必须更换,再投资的成本极高。其次,不能支持多相机、多视野。在近60%-70%的应用需要多相机、多视野的市场需求的今天,客户不得不购买多个系统,通过网络通讯,或独立检测操作,这无疑增加了成本和集成的困难,使得原本智能相机的成本优势荡然无存。第三,很多智能相机设置时必需一PC配合设置,这也增加了成本。 第二个制约因素则是智能相机的速度无法与PC-Based视觉系统媲美。这极大限制了它在高速视觉应用的市场开拓,仅能满足相对一些中低端的视觉要求。也是基于此因及内存限制,一般智能相机无法嵌入一些先进、优化的图像算法,进而无法应付高端应用。 智能相机发展的最后一个制约因素在于,由于图像算法、预处理已固定,无法添加客户定制算法和工具。但DALSA IPD 的Vision Appliance就极好弥补了二者缺点,有机集合了各自优点,恰到好处满足了客户市场的需要,这点从IPD短短几年来受到越来越多客户青睐和欢迎足以说明。 (下图:谭永霖 SICK(CHINA)视觉产品经理)
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王振宇:

梁义海:
谭永霖:众所周知,智能相机是从PC-Based系统演变而来的,短期来看,智能相机不能完全替代PC-Based