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其一,从整体层面,在智能相机的选择上,需要考虑哪些问题?怎么样进行产品的比较?
SICK产品经理谭永麟:机器视觉对于自动化行业发展所做的贡献是巨大的,大家都可以看到她的 发展也是可以用飞速来形容的,那么对于市场上众多的视觉产品,选择起来还真不是那么容易。今天我们主要来谈谈智能相机的选择。 我想,大家都会同意,对于工业控制与检测来讲,稳定性属第一要求,失去了稳定性而去谈价格,服务等是没有意义的。一般来说,智能相机是针对工业现场来开发的,从电路设计,材料选择,IP防护等级和电磁兼容性等方面都应该会做比较详细的考虑,但是产品内部的设计,用户是无法考量的,那么作为用户可以从以下两方面去进行产品比较: 第一,图像质量的比较。图像是机器视觉处理的对象,图像质量的好与坏就直接影响到系统的稳定性和精确度。在做对比的时候,为公平起见,我们可以选用一样的镜头,光源和显示器,并且使用相同分辨率的智能相机。图像比较细腻,轮廓比较清晰的智能相机在内部电路设计以及材料选择等方面会比较好,相反就比较差。 第二,重复性的比较。重复性是稳定性的一个综合体现(综合了图像质量和软件算法)。我们可以用同一个被测物体来做实验,与上面一样,还是相同的硬件条件,使用各自的软件算法工具做静态检测。为了取得公平真实的实验数据,我们可以取大量的检测数据结果做分析,孰优孰劣,一目了然。 软件编程环境是选择智能相机时必定会考虑的因素之一。一般来讲,软件功能越强大,就越容易适应生产需要,可扩展性就越好,但是用起来会相对复杂一些,因此要正确且深入地进行应用分析,选择符合自己要求的视觉产品。 当然,影响机器视觉系统性能的方面有很多,但是作为用户,不仅仅只关心产品的性能,成本的考虑也是非常重要的。我们经常会听到的一句话是“越便宜越好”,作为用户来讲,也无可厚非,尤其是采购人员,但是同时我们还要衡量一下产品供应商的服务水平和响应速度,这对能否发挥机器视觉的作用有很大的影响,尤其是最终用户。作为产品供应商,提供好的服务是需要成本的,因此合理的价格对于使用者和供应方都是有好处的,也能促进整个机器视觉行业的健康发展。
其二,从智能相机的功能上如何区分相机的好坏?用户又该注重哪些细节呢?
1. 定位 对象或特征的精确定位是一个智能相机的重要功能。这是所有机器视觉系统应用低第一步。在国外,由于制造标准统一,行业管制相对较为严格,因此应用环境相对于中国的应用环境简单。在中国当今仍然相对复杂的生产环境中,检测对象的定位对智能相机提出了挑战。那么我们怎样去判断一款智能相机的定位功能的好坏呢?贵公司生产的智能相机是如何保证能将被检测物品精确定位的?在保证定位精确的前提下如何实现快速定位?
康耐视中国区技术经理邓辉:定位工具是视觉检测的基石,没有准确快速的定位,后面的所有检 测都将无 从谈起,而定位的方式又多种多样,康耐视提供了非常灵活的电子表格编程界面,可以非常灵活的引用所有视觉工具用来定位,如BLOB(斑点),边沿查找,圆拟合,圆心,以及任何几何和数据计算的过程坐标和结果坐标都可以用来定位。而且每一个检测工具都可以使用不同的定位坐标,这样一来就给检测方案的确立带来了极大的便利性。
当然了,康耐视还拥有引以为豪的业内最先进,精度最高的PatMax图像匹配工具,对于图像的明暗变化,部分缺损,透视变形,模糊,比例缩放,干扰等都可以从容应对,给予你最有信心,最可靠的定位。看一看这些与我们长期合作的机械手制造商吧,你就知道PatMax定位工具是多么强大与快速,在电子,半导体,食品包装,汽车制造等多个行业ABB, Motoman, Denso, FANUC, Kuka, General, Mitsubishi, Staubli, 都在使用康耐视的PatMax工具判断拾取物的位置偏移量和角度偏差用来引导他们的机械手进行高速高精度的拾取。为此康耐视还专门编写了适应这些厂家的通讯协议集成到我们的编程软件中以方便使用者进行开发。
美国邦纳产品技术经理李根良:在多数检测场合,被测物的运动姿态很难保证同一性,位置经常会发生偏移或倾斜,此时如果相机没有很好的定位功能的话,检测结果肯定会出现偏差。根据我们多年的使用经验,在同一平面内,被测物可能发生的位置变化主要为左右/前后/旋转,所以如果相机能够在上述几个方向完成位置的跟踪补偿的话,应该说它已经具有了较好的定位功能。邦纳公司的智能相机除了具有线性定位功能外,同时还具有模板匹配的定位功能,此功能可保证即使被测物有360度的旋转,它仍然可以可靠地跟踪定位被测物,进行可靠的检测。
美国NI中国技术市场工程师俞涛:对象或特征定位往往为所有后续检测设立一个标准,因此也十分重要。判断一款智能相机的定位性能,一是在于其所配备的用于定位的图像处理工具的广度与精度,另外也取决于相机的嵌入式处理器的处理能力(定位运算通常需要开销很大的处理器资源,因此不少智能相机并不配备模式匹配这样的定位工具)。 NI作为机器视觉的行业领先者,首先在工具上提供了多种世界级的专业算法,例如,模式匹配、几何匹配、边缘检测等等。用户完全可以根据对象以及工作环境的具体情况做出最合适的选择,而且这些工具都能以十分之一的亚象素级精度来完成定位工作。得益于长期积累的信号处理和算法开发专业经验,NI对这些工具都进行了高度优化,以各种可能的途径提升性能,使其能与世界上最快的视觉软件包相媲美,甚至在部分项目上更为迅速。比方说,NI的边缘检测工具执行速度就领先业内1.6倍。在处理能力上,通过集成的高性能的PowerPC处理器,NI智能相机进一步降低了定位的开销。此外,PowerPC架构的可靠性,也使NI智能相机更适合工业现场应用。
松下技术支持于海:判断一款智能相机定位功能的好坏,要从用户需要的角度出发,结合智能相机的特点,根据检测应用环境的不同选择适合的智能相机。正所谓没有最好的,只有最适合的。众所周知,智能相机以结构紧凑,可靠性高,易学易用为普遍特点,但各智能相机厂商的产品又有所不同,如果从硬件上都能满足用户需要的话,那么判断好坏的标准就是该智能相机从软件上是否能用专业的算法来对应用户的应用。细节决定一切,专业的针对性的软件算法,往往会使用户在使用智能相机时更加得心应手。 松下电工的智能相机PV500除了传统智能相机共有的特点以外,针对中国市场的电子半导体行业开发了一些特别算法,使得接插件,连接器的检查得心应手,更适合行业的应用。
画外音:在当今的生产环境中,条件的变化会引起被测对象路线的变化,这些条件包括被测物的旋转,光学测量装置的变化、光照条件不一致、被测物外观的正常变化等,而对象或特征的精确定位是典型视觉应用的第一步,它也往往是判断应用成功与否的关键,智能相机在中国应用环境复杂的根本原因在于中国没有统一的制造标准和行业标准,那么用户在产品的选择上首先必须根据自身的应用环境选择对应的产品,尤其是在专业算法方面,更要注意选择软件算法的专业性和针对性。
2. 工厂层连接 当评估智能相机时,要考虑工厂层的可连接性。典型地,智能相机或者系统是一个与其它工厂层设备和工厂的信息系统接口的数据获取系统。当选择智能相机时,视觉系统的通讯接口是一个重要的考虑,不应该被忽视。在通讯接口的选择问题上,一般我们要考虑哪些问题呢?贵公司生产的智能相机都提供了哪些通讯接口?
康耐视中国区技术经理邓辉:智能相机的检测结果最终还是要通过各种方式传递给上位机用于控制和数据统计,所以任何一款智能相机都会提供开关量I/O或数据通信接口,康耐视也不例外如RS232C,工业以太网等,并且支持多种通信协议,特别是对于DeviceNet和ProfiNet的支持给使用工业现场总线的客户带来了极其便利的使用方式,避免了由于使用协议转换器带来的繁琐工作。另外值得一提的是In-Sight系列智能相机支持工业以太网I/O模块,这就使I/O的数量不再受限制,极大扩展了应用范围。
美国邦纳产品技术经理李根良:对于通讯端口的选择,从客户的角度来讲,主要考虑到通讯速度和应用的普遍性。对智能相机来说,目前主要的通讯端口种类有USB/RS232串口和Ethernet以太网口。邦纳公司的智能相机配备了RS232串口和以太网口,支持Modbus协议和TCP/IP协议,用户可通过此协议使用VB/C++程序来控制相机的运行,并可接收相机传出的检测数据,如PASS/FAIL计数,测量的长度/尺寸,位置点的坐标等。
美国NI中国技术市场工程师俞涛:实际应用中,智能相机这类机器视觉产品很少作为孤立的系统,往往在配合工业生产现场其它自动化设备以及工厂管理平台,才能真正发挥出其自动化检测的优势。而目前,多数机器视觉供应商往往局限于视觉功能应用,这样工业自动化系统整体集成的挑战都留给了客户或者是开发人员,这种困难一定程度上阻碍了机器视觉应用的推广。 在这点上,基于NI的解决方案具备了较大的优势。从公司的发展方向来说,NI一直致力于将创新性的技术引入测试测量与自动化领域,帮助工程师和科学家降低开发成本与系统复杂度,提高生产效率,这个理念也贯穿在智能相机与机器视觉产品上。与其它机器视觉公司的很大不同之处在于,NI为用户提供的统一的软件环境以及模块化的硬件平台与I/O,使用户能够得以用相同的方式实现包括机器视觉在内的,运动控制、数据采集、人机界面、企业数据库互联等各种复杂功能,并且无缝的与企业层集成。 即使仅看通信接口,除了配备标准的RS232和工业I/O用于连接PLC、执行器之类的设备外,NI 智能相机更是独创性的提供了双端口千兆以太网接口。这样,机器视觉检测可以可以同时直连NI PAC(可编程自动化控制器)及互联网管理系统,实现功能扩展。在此基础上了,操作员或管理者基于NI网络发布技术,就可以在远程使用标准浏览器来监控工业现场的检测过程。而配合LabVIEW企业管理工具包,智能相机所获取的产品信息也可以方便快速的导入企业数据库系统。
松下技术支持于海:作为一款智能相机,和外部设备连接的通讯接口可以根据需要从编程,结果输出,触发,图片传输等几方面考虑。松下电工的PV500智能相机提供给客户并口I/O,RS232C,RS485,USB,以太网(1GB)以及SD存储卡等通讯接口。
画外音:通讯模块是智能相机的重要组成部分,完成图像数据、提取的信息、处理结果的发送和控制信息通信任务。通讯接口的重要性在于它决定一款智能相机能否快速将处理结果传至PC并与PLC、机器人和其他自动化装置进行通信,对用户来说,通讯接口的通讯速度和接口应用的普遍性是两个重要的衡量标准,因此,在智能相机的选择中,除了选择与应用环境相适应的通讯接口外,尽量保证其能够支持较宽范围内的通信协议。
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