解讀機(jī)器視覺及其技術(shù)的發(fā)展趨勢
——— ——訪NI公司市場技術(shù)工程師朱君小姐(June)
2004/5/19 13:41:00
隨著現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中涉及到的各種各樣的檢查、測量和零件識別的應(yīng)用,以及連續(xù)大批量的生產(chǎn)、對產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求非常高的加工制造應(yīng)用的不斷增多、要求不斷精確的情況下,很多時候這些工作不能夠靠人工檢測來完成。這時人們開始考慮把計算機(jī)的快速性、可靠性、結(jié)果的可重復(fù)性,與人類視覺的高度智能化和抽象能力相結(jié)合,由此產(chǎn)生了機(jī)器視覺。那么機(jī)器視覺到底可以代替人類做什么?它又是怎樣的一個概念,如何工作的呢?它的市場前景到底有多大。帶著這一系列問題,中國工控網(wǎng)采訪到了NI公司市場技術(shù)工程師朱君小姐。
市場技術(shù)工程師June
中國工控網(wǎng):請問什么是機(jī)器視覺,其應(yīng)用領(lǐng)域情況如何?
June:一般來說,機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置,分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統(tǒng),根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息,轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號;圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征,進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。
機(jī)器視覺伴隨計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展,技術(shù)日臻成熟,已是現(xiàn)代加工制造業(yè)不可或缺的產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于食品和飲料、化妝品、制藥、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車制造等行業(yè)。機(jī)器視覺極適用于大批量生產(chǎn)過程中的測量、檢查和辨識,如:零件裝配完整性,裝配尺寸精度,零件加工精度,位置/角度測量,零件識別,特性/字符識別等。其最大的應(yīng)用行業(yè)為:汽車,制藥,電子與電氣,制造,包裝/食品/飲料,醫(yī)學(xué)。
中國工控網(wǎng):NI長期以來就一直有機(jī)器視覺產(chǎn)品——包括硬件/軟件/驅(qū)動程序,請系統(tǒng)介紹一下NI的機(jī)器視覺產(chǎn)品。
June:NI公司的圖像采集(Machine Vision 機(jī)器視覺)產(chǎn)品將視覺功能帶入了虛擬儀器。近年來計算機(jī)技術(shù)不斷進(jìn)步,使得圖像采集成為一種廣為使用的測量數(shù)據(jù)來源。我們的機(jī)器視覺產(chǎn)品是圖像采集與分析系統(tǒng)的完整解決方案。圖像采集的應(yīng)用范圍可以從實驗室可視化到生產(chǎn)線上的產(chǎn)品檢驗。而NI公司的數(shù)據(jù)采集(DAQ)、PXI、GPIB、VXI、運(yùn)動控制以及工業(yè)自動化產(chǎn)品,都能完美地集成到圖像采集應(yīng)用中。
同時,機(jī)器視覺產(chǎn)品在設(shè)計時已考慮到與NI的DAQ和運(yùn)動控制產(chǎn)品配合使用。
IMAQ硬件有RTSI或PXI觸發(fā)總線,都是為共享板上的定時信號而設(shè)計。DAQ板卡的觸發(fā)和定時信號能觸發(fā)IMAQ硬件開始采集圖像,并與數(shù)據(jù)采集動作保持同步。
中國工控網(wǎng):2003年11月4日,NI推出 COMPACT VISION SYSTEM(CVS-1455),與NI以前視覺產(chǎn)品相比其顯著特點是什么?NI是基于怎樣的需求推出的此款產(chǎn)品?這款產(chǎn)品似乎有別于NI其它產(chǎn)品,不只是單一的產(chǎn)品/技術(shù)的提供,更是一個解決方案的提供,請問這是出于怎樣的考慮。
June:較之去年7月問世的NI CVS-1454系統(tǒng),它還成倍增加了處理功能,并將存儲量提高了3倍。
全新的NI CVS-145x系列Compact Vision System(緊湊型視覺系統(tǒng))將LabVIEW Real-Time(實時)性能擴(kuò)展到一個全新的、牢固的機(jī)器視覺工具包中,這一工具包能夠經(jīng)受機(jī)器人控制、自動化測試以及工業(yè)檢測等系統(tǒng)中的惡劣環(huán)境。NI CVS-145x系統(tǒng)為用戶帶來前所未有的I/O性能和網(wǎng)絡(luò)連接功能,用于分布式機(jī)器視覺應(yīng)用。該系列產(chǎn)品使用火線(IEEE 1394)技術(shù),可與40余種功能齊全、性能良好且價格優(yōu)惠的攝像頭兼容使用。此外,用戶可以將多達(dá)3個攝像頭連接到一個CVS-145x系統(tǒng),從而極大地減少了您的開發(fā)成本。同時,也可以將CVS-145x系統(tǒng)與NI Compact FieldPoint的工業(yè)測量和控制功能集成起來。用戶可以使用Vision Builder for Automated Inspection快速地配置機(jī)器視覺應(yīng)用來為CVS-145x系統(tǒng)編程,或使用LabVIEW和視覺開發(fā)模塊編寫應(yīng)用程序。
NI時刻以用戶的需求為出發(fā),為各個領(lǐng)域的工程師和科學(xué)家們帶來性價比合理的高精度測量硬件、幫助縮短開發(fā)時間的高集成性測量軟件,以及優(yōu)質(zhì)、專業(yè)的售后技術(shù)支持。正如上面我所說的此次NI推出的該款緊湊型視覺系統(tǒng)是為了將LabVIEW Real-Time(實時)性能擴(kuò)展到一個全新的、牢固的機(jī)器視覺工具包中,同時NI在致力于采用最新的科技發(fā)展、為用戶帶來高性能的數(shù)據(jù)采集硬件的同時,盡可能地為用戶著想,節(jié)省成本。而節(jié)省成本的根本是不可能通過某單個產(chǎn)品或模塊而實現(xiàn)的,是要通過例如包括系統(tǒng)配置、開發(fā)時間、校準(zhǔn)方面的投資等綜合因素考慮的,NI此次的考慮是希望將NI的軟件結(jié)合NI的硬件,在最大限度上為用戶提供高性能、低成本的解決方案。也希望用戶通過使用NI的產(chǎn)品可以解決工作中帶來的眾多困難和問題,從而更充分地體會和感受使用NI產(chǎn)品的益處及樂趣。
中國工控網(wǎng):NI如何看待機(jī)器視覺發(fā)展,是否認(rèn)為機(jī)器視覺應(yīng)用需求已進(jìn)入高速增長階段;請簡述一下機(jī)器視覺面臨哪些需求,其市場現(xiàn)狀及前景。
June:我們覺得運(yùn)動和視覺會越來越趨于依靠PC技術(shù),并且與數(shù)據(jù)采集等其他控制和測量的集成會更緊密,這是一個不斷增長的趨勢。同時,這與虛擬儀器的發(fā)展趨勢也相當(dāng)吻合。NI的機(jī)器視覺是一種基于PC的工具,所以產(chǎn)品本身就具有現(xiàn)成即用的最新PC技術(shù)所帶來的各種優(yōu)勢。NI一直以來就是基于PC的機(jī)器視覺領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,為用戶提供各種軟硬件產(chǎn)品,可應(yīng)用于檢測汽車零部件、驗證藥品包裝和工業(yè)應(yīng)用等諸多領(lǐng)域,提供解決方案。
隨著產(chǎn)品從設(shè)計到生產(chǎn)的時間要求越來越短,更多的廠商們在為測試測量尋找自動化的解決方案,其中就包括機(jī)器視覺的部分。通過將機(jī)器視覺集成到測試系統(tǒng),廠商們不但可以消除由人工操作所帶來的失誤,同時還可以大大提高生產(chǎn)率。隨著機(jī)器視覺技術(shù)自身的成熟和發(fā)展,可以預(yù)計它將在現(xiàn)代和未來制造企業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
中國工控網(wǎng):目前機(jī)器視覺產(chǎn)品有多種構(gòu)成模式(相機(jī)+PC+板卡+軟件;相機(jī)+嵌入式系統(tǒng);全集成系統(tǒng),如西門子);請問NI的機(jī)器視覺產(chǎn)品是哪種模式?提供的是整個視覺系統(tǒng)中哪部分?
June:典型的視覺系統(tǒng)一般包括如下部分:光源、攝像頭、圖像采集硬件、圖像分析軟件和運(yùn)動控制產(chǎn)品。NI可以提供除了光源和攝像頭以外的各種軟硬件產(chǎn)品。 在此需要強(qiáng)調(diào)的是NI提供的視覺系統(tǒng)中的這些產(chǎn)品具有很好的兼容性,可與視覺系統(tǒng)中其他品牌的產(chǎn)品很好的連接使用。
中國工控網(wǎng):請您談?wù)剻C(jī)器視覺應(yīng)用對加工制造業(yè)的意義。
June:機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點是提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合,常用機(jī)器視覺來替代人工視覺;同時在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中,用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高,用機(jī)器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度。而且機(jī)器視覺易于實現(xiàn)信息集成,是實現(xiàn)計算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。
機(jī)器視覺在工業(yè)在線檢測的各個應(yīng)用領(lǐng)域十分活躍,如:印刷電路板的視覺檢查、鋼板表面的自動探傷、大型工件平行度和垂直度測量、容器容積或雜質(zhì)檢測、機(jī)械零件的自動識別分類和幾何尺寸測量等。此外,在許多其它方法難以檢測的場合,利用機(jī)器視覺系統(tǒng)可以有效地實現(xiàn)。機(jī)器視覺的應(yīng)用正越來越多地代替人去完成許多工作,這無疑在很大程度上提高了生產(chǎn)自動化水平和檢測系統(tǒng)的智能水平。
中國工控網(wǎng):請談?wù)剬χ袊た鼐W(wǎng)開通機(jī)器視覺頻道的評價。
June:首先在此我代表NI公司及業(yè)內(nèi)所有的工作人員對中國工控網(wǎng)的機(jī)器視覺頻道開通表示祝賀!機(jī)器視覺在各行各業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛,關(guān)注這一領(lǐng)域的工程師和技術(shù)人員也日益增長。此時能夠在業(yè)界享有較高評價的中國工控網(wǎng)看到該專業(yè)頻道,了解各個公司的產(chǎn)品信息、技術(shù)動態(tài),對于很多專業(yè)人士而言是非常有益的。同時中國工控網(wǎng)能夠站在工控及自動化行業(yè)的前沿,發(fā)現(xiàn)新技術(shù)、捕捉新視點,為工控及自動化技術(shù)和產(chǎn)品的推廣做出了很大貢獻(xiàn),也為業(yè)內(nèi)眾多企業(yè)的市場推廣做了很多工作,希望這個欄目在一個高起點上越辦越好!

市場技術(shù)工程師June
中國工控網(wǎng):請問什么是機(jī)器視覺,其應(yīng)用領(lǐng)域情況如何?
June:一般來說,機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)是指通過機(jī)器視覺產(chǎn)品(即圖像攝取裝置,分CMOS和CCD兩種)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理系統(tǒng),根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息,轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號;圖像系統(tǒng)對這些信號進(jìn)行各種運(yùn)算來抽取目標(biāo)的特征,進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來控制現(xiàn)場的設(shè)備動作。
機(jī)器視覺伴隨計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展,技術(shù)日臻成熟,已是現(xiàn)代加工制造業(yè)不可或缺的產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于食品和飲料、化妝品、制藥、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車制造等行業(yè)。機(jī)器視覺極適用于大批量生產(chǎn)過程中的測量、檢查和辨識,如:零件裝配完整性,裝配尺寸精度,零件加工精度,位置/角度測量,零件識別,特性/字符識別等。其最大的應(yīng)用行業(yè)為:汽車,制藥,電子與電氣,制造,包裝/食品/飲料,醫(yī)學(xué)。
中國工控網(wǎng):NI長期以來就一直有機(jī)器視覺產(chǎn)品——包括硬件/軟件/驅(qū)動程序,請系統(tǒng)介紹一下NI的機(jī)器視覺產(chǎn)品。
June:NI公司的圖像采集(Machine Vision 機(jī)器視覺)產(chǎn)品將視覺功能帶入了虛擬儀器。近年來計算機(jī)技術(shù)不斷進(jìn)步,使得圖像采集成為一種廣為使用的測量數(shù)據(jù)來源。我們的機(jī)器視覺產(chǎn)品是圖像采集與分析系統(tǒng)的完整解決方案。圖像采集的應(yīng)用范圍可以從實驗室可視化到生產(chǎn)線上的產(chǎn)品檢驗。而NI公司的數(shù)據(jù)采集(DAQ)、PXI、GPIB、VXI、運(yùn)動控制以及工業(yè)自動化產(chǎn)品,都能完美地集成到圖像采集應(yīng)用中。
同時,機(jī)器視覺產(chǎn)品在設(shè)計時已考慮到與NI的DAQ和運(yùn)動控制產(chǎn)品配合使用。
IMAQ硬件有RTSI或PXI觸發(fā)總線,都是為共享板上的定時信號而設(shè)計。DAQ板卡的觸發(fā)和定時信號能觸發(fā)IMAQ硬件開始采集圖像,并與數(shù)據(jù)采集動作保持同步。
中國工控網(wǎng):2003年11月4日,NI推出 COMPACT VISION SYSTEM(CVS-1455),與NI以前視覺產(chǎn)品相比其顯著特點是什么?NI是基于怎樣的需求推出的此款產(chǎn)品?這款產(chǎn)品似乎有別于NI其它產(chǎn)品,不只是單一的產(chǎn)品/技術(shù)的提供,更是一個解決方案的提供,請問這是出于怎樣的考慮。
June:較之去年7月問世的NI CVS-1454系統(tǒng),它還成倍增加了處理功能,并將存儲量提高了3倍。
全新的NI CVS-145x系列Compact Vision System(緊湊型視覺系統(tǒng))將LabVIEW Real-Time(實時)性能擴(kuò)展到一個全新的、牢固的機(jī)器視覺工具包中,這一工具包能夠經(jīng)受機(jī)器人控制、自動化測試以及工業(yè)檢測等系統(tǒng)中的惡劣環(huán)境。NI CVS-145x系統(tǒng)為用戶帶來前所未有的I/O性能和網(wǎng)絡(luò)連接功能,用于分布式機(jī)器視覺應(yīng)用。該系列產(chǎn)品使用火線(IEEE 1394)技術(shù),可與40余種功能齊全、性能良好且價格優(yōu)惠的攝像頭兼容使用。此外,用戶可以將多達(dá)3個攝像頭連接到一個CVS-145x系統(tǒng),從而極大地減少了您的開發(fā)成本。同時,也可以將CVS-145x系統(tǒng)與NI Compact FieldPoint的工業(yè)測量和控制功能集成起來。用戶可以使用Vision Builder for Automated Inspection快速地配置機(jī)器視覺應(yīng)用來為CVS-145x系統(tǒng)編程,或使用LabVIEW和視覺開發(fā)模塊編寫應(yīng)用程序。
NI時刻以用戶的需求為出發(fā),為各個領(lǐng)域的工程師和科學(xué)家們帶來性價比合理的高精度測量硬件、幫助縮短開發(fā)時間的高集成性測量軟件,以及優(yōu)質(zhì)、專業(yè)的售后技術(shù)支持。正如上面我所說的此次NI推出的該款緊湊型視覺系統(tǒng)是為了將LabVIEW Real-Time(實時)性能擴(kuò)展到一個全新的、牢固的機(jī)器視覺工具包中,同時NI在致力于采用最新的科技發(fā)展、為用戶帶來高性能的數(shù)據(jù)采集硬件的同時,盡可能地為用戶著想,節(jié)省成本。而節(jié)省成本的根本是不可能通過某單個產(chǎn)品或模塊而實現(xiàn)的,是要通過例如包括系統(tǒng)配置、開發(fā)時間、校準(zhǔn)方面的投資等綜合因素考慮的,NI此次的考慮是希望將NI的軟件結(jié)合NI的硬件,在最大限度上為用戶提供高性能、低成本的解決方案。也希望用戶通過使用NI的產(chǎn)品可以解決工作中帶來的眾多困難和問題,從而更充分地體會和感受使用NI產(chǎn)品的益處及樂趣。
中國工控網(wǎng):NI如何看待機(jī)器視覺發(fā)展,是否認(rèn)為機(jī)器視覺應(yīng)用需求已進(jìn)入高速增長階段;請簡述一下機(jī)器視覺面臨哪些需求,其市場現(xiàn)狀及前景。
June:我們覺得運(yùn)動和視覺會越來越趨于依靠PC技術(shù),并且與數(shù)據(jù)采集等其他控制和測量的集成會更緊密,這是一個不斷增長的趨勢。同時,這與虛擬儀器的發(fā)展趨勢也相當(dāng)吻合。NI的機(jī)器視覺是一種基于PC的工具,所以產(chǎn)品本身就具有現(xiàn)成即用的最新PC技術(shù)所帶來的各種優(yōu)勢。NI一直以來就是基于PC的機(jī)器視覺領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,為用戶提供各種軟硬件產(chǎn)品,可應(yīng)用于檢測汽車零部件、驗證藥品包裝和工業(yè)應(yīng)用等諸多領(lǐng)域,提供解決方案。
隨著產(chǎn)品從設(shè)計到生產(chǎn)的時間要求越來越短,更多的廠商們在為測試測量尋找自動化的解決方案,其中就包括機(jī)器視覺的部分。通過將機(jī)器視覺集成到測試系統(tǒng),廠商們不但可以消除由人工操作所帶來的失誤,同時還可以大大提高生產(chǎn)率。隨著機(jī)器視覺技術(shù)自身的成熟和發(fā)展,可以預(yù)計它將在現(xiàn)代和未來制造企業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
中國工控網(wǎng):目前機(jī)器視覺產(chǎn)品有多種構(gòu)成模式(相機(jī)+PC+板卡+軟件;相機(jī)+嵌入式系統(tǒng);全集成系統(tǒng),如西門子);請問NI的機(jī)器視覺產(chǎn)品是哪種模式?提供的是整個視覺系統(tǒng)中哪部分?
June:典型的視覺系統(tǒng)一般包括如下部分:光源、攝像頭、圖像采集硬件、圖像分析軟件和運(yùn)動控制產(chǎn)品。NI可以提供除了光源和攝像頭以外的各種軟硬件產(chǎn)品。 在此需要強(qiáng)調(diào)的是NI提供的視覺系統(tǒng)中的這些產(chǎn)品具有很好的兼容性,可與視覺系統(tǒng)中其他品牌的產(chǎn)品很好的連接使用。
中國工控網(wǎng):請您談?wù)剻C(jī)器視覺應(yīng)用對加工制造業(yè)的意義。
June:機(jī)器視覺系統(tǒng)的特點是提高生產(chǎn)的柔性和自動化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場合,常用機(jī)器視覺來替代人工視覺;同時在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中,用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高,用機(jī)器視覺檢測方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動化程度。而且機(jī)器視覺易于實現(xiàn)信息集成,是實現(xiàn)計算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。
機(jī)器視覺在工業(yè)在線檢測的各個應(yīng)用領(lǐng)域十分活躍,如:印刷電路板的視覺檢查、鋼板表面的自動探傷、大型工件平行度和垂直度測量、容器容積或雜質(zhì)檢測、機(jī)械零件的自動識別分類和幾何尺寸測量等。此外,在許多其它方法難以檢測的場合,利用機(jī)器視覺系統(tǒng)可以有效地實現(xiàn)。機(jī)器視覺的應(yīng)用正越來越多地代替人去完成許多工作,這無疑在很大程度上提高了生產(chǎn)自動化水平和檢測系統(tǒng)的智能水平。
中國工控網(wǎng):請談?wù)剬χ袊た鼐W(wǎng)開通機(jī)器視覺頻道的評價。
June:首先在此我代表NI公司及業(yè)內(nèi)所有的工作人員對中國工控網(wǎng)的機(jī)器視覺頻道開通表示祝賀!機(jī)器視覺在各行各業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛,關(guān)注這一領(lǐng)域的工程師和技術(shù)人員也日益增長。此時能夠在業(yè)界享有較高評價的中國工控網(wǎng)看到該專業(yè)頻道,了解各個公司的產(chǎn)品信息、技術(shù)動態(tài),對于很多專業(yè)人士而言是非常有益的。同時中國工控網(wǎng)能夠站在工控及自動化行業(yè)的前沿,發(fā)現(xiàn)新技術(shù)、捕捉新視點,為工控及自動化技術(shù)和產(chǎn)品的推廣做出了很大貢獻(xiàn),也為業(yè)內(nèi)眾多企業(yè)的市場推廣做了很多工作,希望這個欄目在一個高起點上越辦越好!
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