購買(mǎi)機器視覺(jué)系統必須要關(guān)注的10個(gè)問(wèn)題
在世界各地無(wú)數生產(chǎn)和制造環(huán)境中，機器視覺(jué)系統始終確保數百萬(wàn)計的產(chǎn)品符合嚴格的質(zhì)量和安全要求。一個(gè)有效的視覺(jué)系統可以消除缺陷、驗證裝配以及跟蹤和采集生產(chǎn)流程每個(gè)階段的信息，從而幫助您提高效率和性能。另外，機器視覺(jué)還能幫助您實(shí)現生產(chǎn)自動(dòng)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(hù)滿(mǎn)意度。
任何視覺(jué)系統的基本作用均是檢驗、識別和引導元件。獨立式工業(yè)級視覺(jué)系統結合了視覺(jué)工具庫與圖像采集和處理功能。市場(chǎng)上提供廣泛的型號選擇，以滿(mǎn)足用戶(hù)不同的價(jià)格和性能需求。
由于目前市場(chǎng)上供應如此多的視覺(jué)系統，因此，試圖找出哪一款最適合您的特定應用可能是一項艱巨的任務(wù)。
僅找到一個(gè)可以執行基本視覺(jué)任務(wù)的系統是遠遠不夠的;您還需要考慮一些其它因素，以確保成功部署。
無(wú)論您是機器視覺(jué)新用戶(hù)還是有經(jīng)驗的老用戶(hù)，根據本指南所提供的十個(gè)關(guān)鍵問(wèn)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(jué)系統選擇過(guò)程。
1. 視覺(jué)系統是否易于設置應用、創(chuàng )建自定義操作界面和管理視覺(jué)系統網(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(jué)系統是否有全面的圖像預處理工具庫
4. 我應該尋找哪些字符讀取和驗證功能
5. 我如何能夠確定視覺(jué)系統測量工具的可重復性
6. 我如何評估工業(yè)代碼讀取工具?我應該尋找哪些特定功能
7. 視覺(jué)系統可提供哪些網(wǎng)絡(luò )化和通信功能
8. 關(guān)于視覺(jué)系統配件，我應該了解哪些方面
9. 視覺(jué)系統供應商是否提供廣泛的硬件選項?它們對于我的環(huán)境來(lái)說(shuō)是否足夠堅固耐用
10. 視覺(jué)系統供應商是否提供我所需的支持和學(xué)習服務(wù)
1. 視覺(jué)系統是否易于設置應用、創(chuàng )建自定義操作界面和管理視覺(jué)系統網(wǎng)絡(luò )
設置視覺(jué)應用不應要求您成為一名機器視覺(jué)專(zhuān)家。設置界面是否能夠幫助您完成一項視覺(jué)應用的所有步驟(包括設置采集設置、定位和檢驗元件以及將結果傳輸到工廠(chǎng)車(chē)間的其它設備)?它是否需要編程知識，或者它是否為可配置系統?設置軟件是否易于校準系統以便以實(shí)際應用單位而不是像素執行工作?當您將工具添加到應用時(shí)，它是否向您顯示通過(guò)和未通過(guò)工具的快速瀏覽以幫助您了解應用的設置效果?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(xiàn)轉換?系統是否提供維護工具用以備份、恢復或克隆系統以及進(jìn)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(chǎng)范圍內定位元件。這通常是任何視覺(jué)應用的第一步，從最簡(jiǎn)單的機器人拾放操作到最復雜的裝配驗證任務(wù)，無(wú)一例外。同時(shí)，它也是最關(guān)鍵的一步，因為其往往決定應用的成敗，如果您不能定位元件，那么，您也無(wú)法檢驗、測量或者識別元件。
雖然聽(tīng)起來(lái)足夠簡(jiǎn)單，但在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，定位元件可能極具挑戰性。視覺(jué)系統經(jīng)過(guò)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，在元件呈現在視覺(jué)系統面前的方式上也允許出現一些變化。因此，視覺(jué)系統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(xiàn)上移動(dòng)的實(shí)際物品進(jìn)行比較，并允許元件外觀(guān)有一些變化。對于元件匹配工具來(lái)說(shuō)，最重要的一點(diǎn)是，能夠容許比較起來(lái)有較大的變化，并忽略照明變化，同時(shí)始終充分可靠地定位正確的元件。
3. 視覺(jué)系統是否擁有全面的圖像預處理工具庫
圖像預處理工具改變原始圖像，以便在強調所需特征的同時(shí)，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(zhù)提高整個(gè)系統的準確性和強大性。預處理工具能夠：
● 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(jué)系統包含全面的圖像預處理工具。
4. 我應該尋找哪些字符讀取和驗證功能
無(wú)論您是讀取汽車(chē)元件上壓印的字母數字代碼，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(shí)，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(guò)學(xué)習以一系列圖像出現的字符模型來(lái)建立字體。圖像應包含每個(gè)字符的多個(gè)示例，并涵蓋生產(chǎn)中可能出現的整個(gè)質(zhì)量范圍。
內置圖像預處理工具
這些工具應當具備銳化字符邊線(xiàn)對比度和過(guò)濾圖像中無(wú)關(guān)緊要背景的能力。
靈活的域功能
靈活的域功能指同時(shí)字段化固定和可變字符串長(cháng)度的能力。
5. 我如何能夠確定視覺(jué)系統測量工具的可重復性
如果您的一個(gè)應用涉及關(guān)鍵的尺寸測量，視覺(jué)系統的測量工具必須精確，并且具有非常高的可重復性。
視覺(jué)系統應當具有全套測量工具，允許您選擇適當的工具，以滿(mǎn)足您測量應用的需求，而無(wú)需編寫(xiě)自定義腳本或功能。
對于高精度測量，視覺(jué)系統應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域中。
6. 評估工業(yè)代碼讀取工具?我應該尋找哪些特定功能
工業(yè)環(huán)境要求視覺(jué)系統能夠讀取質(zhì)量退化、標記質(zhì)量不佳或者位置因元件而異的2D數據矩陣代碼。無(wú)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(diǎn)、蝕刻、熱壓和噴墨等)如何，視覺(jué)系統均應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
尋找能夠根據既定標準驗證代碼質(zhì)量的視覺(jué)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
根據您的生產(chǎn)線(xiàn)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(jué)系統每分鐘可讀取7200個(gè)以上代碼。
7. 我應該尋找哪些網(wǎng)絡(luò )化和通信功能
作為共享信息、支持決策和實(shí)現高效集成流程的一種手段，網(wǎng)絡(luò )化對于許多視覺(jué)應用來(lái)說(shuō)都是一項必不可少的功能。例如，網(wǎng)絡(luò )化使視覺(jué)系統能夠將通過(guò)/未通過(guò)結果傳輸到PC進(jìn)行分析，或者直接與PLC、機器人以及集成流程控制系統中的其它工廠(chǎng)自動(dòng)化設備進(jìn)行通信。
如果您需要在企業(yè)層面將您的視覺(jué)系統連接到PC，請選擇支持全面的標準網(wǎng)絡(luò )化協(xié)議庫的系統：
● TCP/IP客戶(hù)端/服務(wù)器使視覺(jué)系統能夠輕松與其它視覺(jué)系統共享結構數據，并通過(guò)以太網(wǎng)控制設備，無(wú)需開(kāi)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備連接。
● DHCP(動(dòng)態(tài)主機配置協(xié)議)允許視覺(jué)系統自動(dòng)從服務(wù)器獲取其網(wǎng)絡(luò )IP地址，從而實(shí)現真正的即插即用性能。
● DNS(域名服務(wù))允許您為每個(gè)視覺(jué)系統分配一個(gè)有意義的名稱(chēng)，如“裝瓶線(xiàn)系統1”，代替必須使用數字IP地址。
要使視覺(jué)系統集成PLC、機器人和您工廠(chǎng)車(chē)間的其它自動(dòng)化設備，您所選擇的系統還必須支持以下協(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(jué)系統能夠通過(guò)一根以太網(wǎng)電纜連接到大多數常見(jiàn)的PLC和其它設備，從而消除了復雜布線(xiàn)方案和價(jià)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(jué)系統添加到Fieldbus網(wǎng)絡(luò )。
● RS-232和RS-485串行協(xié)議，需要通過(guò)此類(lèi)協(xié)議與大多數機器人控制器進(jìn)行通信。
最后，隨著(zhù)在整個(gè)制造流程中對視覺(jué)系統的越發(fā)頻繁的運用，以集中方式管理這些系統的需求變得越來(lái)越重要。確保您所選擇的視覺(jué)系統集成適當的軟件，使您能夠輕松通過(guò)網(wǎng)絡(luò )從任何位置——無(wú)論是在工廠(chǎng)車(chē)間內部，還是在工廠(chǎng)車(chē)間外面——遠程監控您所有視覺(jué)系統的操作。
8. 關(guān)于視覺(jué)系統配件，我應該了解哪些方面
很多時(shí)候，人們對視覺(jué)系統的評估給予了過(guò)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無(wú)故障集成，并且在需要提供照明的情況下，甚至可能決定應用的成敗。
為保證您快速、輕松地集成系統，很重要的一點(diǎn)是，應從可提供全面的可兼容配件的供應商那里購買(mǎi)視覺(jué)系統。這將使您能夠了解每個(gè)配件是否經(jīng)過(guò)測試，且經(jīng)證實(shí)可與視覺(jué)系統兼容。更重要的是，在進(jìn)行應用評估的過(guò)程中，銷(xiāo)售人員應該能夠幫助確定最佳光源和光學(xué)元件解決方案，以提供確保視覺(jué)應用成功的最佳機會(huì )。
應尋找的配件包括：
● 光源-任何兩個(gè)生產(chǎn)區域均具有不同的環(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(gè)機器視覺(jué)解決方案均需要獨特的照明方法，以滿(mǎn)足其應用目標以及優(yōu)化性能。您的視覺(jué)系統供應商應提供各種不同的光源選項，包括：環(huán)形燈，其從各個(gè)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(chǎng)照明，其為表面不規則元件的圖像采集提供低角度照明。
● 通信模塊-確保您的供應商提供各種通信外圍設備，如I/O模塊和網(wǎng)絡(luò )化網(wǎng)關(guān)模塊，其支持視覺(jué)系統與PLC、機器人和其它工廠(chǎng)自動(dòng)化設備和網(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置和部署以及持續的視覺(jué)系統監控，無(wú)需PC。選擇操作面板時(shí)，應尋找具有直觀(guān)、觸摸屏界面且支持多個(gè)相機視圖的類(lèi)型。應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(xiàn)上的圖像和疊加圖形，以便操作員能夠輕松修改檢驗參數以及瀏覽設備上的檢驗結果。另外，其還應足夠堅固耐用，以承受?chē)揽辽a(chǎn)環(huán)境的挑戰，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時(shí)提供防塵和防水密封功能。
集成光源
集成光源在視覺(jué)系統中提供極大的便利性和易用性。集成光源消除了購買(mǎi)、安裝和供電額外光源的需要，從而簡(jiǎn)化了系統。擁有集成光源使視覺(jué)系統比其它需要較大型外部光源和電源的系統更小巧、更緊湊，從而使其更易于在生產(chǎn)線(xiàn)上難以到達的空間內安裝和使用。您所尋找的視覺(jué)系統應該能夠控制亮度以及集成式和外部光源的頻閃，無(wú)需額外設備。這消除了購買(mǎi)額外光源或電源的需要。
9. 視覺(jué)系統供應商是否提供廣泛的硬件選項?它們對于我的環(huán)境來(lái)說(shuō)是否足夠堅固耐用
您所選擇的供應商應當能夠向您提供性能、分辨率和耐用性各異的廣泛系統選擇。您不可能購買(mǎi)到“完全通用”的機器視覺(jué)。您的應用可能需要線(xiàn)掃描相機，而非區域掃描系統或者彩色系統。您也可能需要更高的分辨率，以滿(mǎn)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。您的供應商應當能夠提供同時(shí)滿(mǎn)足您檢驗需求以及實(shí)際應用環(huán)境的選項。
其它問(wèn)題包括：您的生產(chǎn)線(xiàn)上是否有空間安裝視覺(jué)系統?如果空間有限，則應提供適合實(shí)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(xiàn)掃描相機可能是您可以考慮的選項。不同于需要看到整個(gè)元件以拍攝完整快照的區域掃描相機，線(xiàn)掃描相機僅需看到產(chǎn)品的一小部分，以構建整個(gè)圖像到內存即可。這種比較可看作照片復印機(區域掃描)與桌面掃描儀(線(xiàn)掃描)之間的比較。
如果視覺(jué)系統安裝空間有限，較小巧的封裝將占據更小的空間，而且需要更少的安裝空間。如果您已經(jīng)考慮了實(shí)際空間限制，現在需要詢(xún)問(wèn)的問(wèn)題是，您的特定應用需要何種分辨率。視覺(jué)系統的分辨率是所使用的成像儀的尺寸，以像素表示。一般來(lái)說(shuō)，您擁有的像素越高，您每個(gè)特征所采集的數據就越多。每個(gè)特征的數據越多，您所獲取測量的精確性和可重復性就越高。要了解分辨率，請問(wèn)自己，我需要何種視場(chǎng)?我是需要采集裝配線(xiàn)的寬度、較大元件的一部分還是整個(gè)元件本身?為檢驗此元件，我需要在圖像中看到什么?通過(guò)這些答案來(lái)確定目標分辨率。例如：您的檢驗需要清點(diǎn)托盤(pán)上的元件數量。如果您的視場(chǎng)是您裝配線(xiàn)的寬度(例如12英寸)，且您的視覺(jué)系統的分辨率為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(diǎn)每個(gè)托盤(pán)上的元件數量，此分辨率可能足夠滿(mǎn)足您的需求。然而，如果您需要測量每個(gè)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(gè)特征的數據，以保證公差精度。
有時(shí)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(jué)系統中仍沒(méi)有形成足夠的對比度。彩色系統能夠呈現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(jué)系統裝配到堅固耐用的IP和NEMA級金屬封裝內，提供防塵和防潮功能，無(wú)需單獨的外殼配件。然而，如果您工廠(chǎng)的環(huán)境特別嚴苛，或者需要經(jīng)常沖洗設備，則應詢(xún)問(wèn)您的潛在供應商是否能夠為系統提供通過(guò)預審的外部封裝。
10.視覺(jué)系統供應商是否提供我所需的支持和學(xué)習服務(wù)
即使最高性能的視覺(jué)系統也僅可能與其背后的供應商一樣優(yōu)異。無(wú)論您是從經(jīng)銷(xiāo)商、系統集成商還是直接從制造商處購買(mǎi)視覺(jué)系統，很重要的一點(diǎn)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(jué)供應商了解您獨特的支持需求，并向您提供您在項目每個(gè)階段(從應用開(kāi)發(fā)和系統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(wèn)題包括：
1. 視覺(jué)供應商能否提供專(zhuān)門(mén)的機器視覺(jué)專(zhuān)家協(xié)助您進(jìn)行初步應用評估?很重要的一點(diǎn)是，與富有經(jīng)驗的銷(xiāo)售和應用工程師合作，以確保能夠以適當的性?xún)r(jià)比完成應用。
2. 視覺(jué)系統制造商是否擁有全球售后支持網(wǎng)絡(luò )?如果系統在一個(gè)位置調試，而在另一個(gè)位置安裝，那么，這一點(diǎn)尤為重要。
3. 視覺(jué)系統制造商是否提供廣泛而價(jià)格實(shí)惠的培訓和支持選項(包括在線(xiàn)自助和培訓課程、全球電話(huà)支持和個(gè)性化培訓服務(wù))
4. 如果您從經(jīng)銷(xiāo)商或系統集成商處購買(mǎi)視覺(jué)系統，他們是否為視覺(jué)系統制造商的授權合作伙伴
5. 視覺(jué)系統制造商是否擁有成功的安裝歷史以及長(cháng)期支持您需求的財務(wù)穩定性
6. 如果您的應用有需要，或者您的應用需求變更，視覺(jué)供應商是否提供更先進(jìn)的系統和工具
最后的思考
最佳供應商并非僅僅試圖向您銷(xiāo)售一件產(chǎn)品——提供解決方案之前，他們應花費時(shí)間仔細了解和評估您的所有需求。
- 上一案例：超速抓拍
- 下一案例：機器視覺(jué)系統的發(fā)展前景