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類型分類:
科普知識
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3D視覺傳感器

機器視覺進行時

發布日期:2022-04-27 點擊率:79

調查顯示,操作的簡易性為用戶提供了很好的體驗。別猶豫,使用者認為早就該使用機器視覺了。

展望這樣的場景:排除了一切高速運轉障礙的硬件與軟件驅動著機器人,并且以零錯誤率的操控方式讀取零部件和標簽上的字符。Control Engineering和Reed Research Group最近的調查顯示,許多機器視覺設備的預訂者正是出于這樣的或其它一些目的——他們之中許多都獲得了成功,另外有一些則面臨安裝方面的問題。共有94%的預訂者期望在未來的12個月內投入相等或更多的資金用于機器視覺設備,52%的人表示,他們期望投入更多。一位被調查者說:“使用了視覺系統能夠消除引起客戶不滿的高額成本。現在看來,這應該是一種若干年前就應當被采用的工具。”(兩種專利產品和數種主要生產商的最新產品會在下文中被介紹。)

機器視覺的使用范圍遠遠超出了質量控制。如下面的直方圖所示,在被調查的對象中,讀條形碼、產品檢驗、裝配驅動以及機器運行控制是最主要的運用。2007年的調查顯示,機器視覺的使用率正逐步增加,隨之而來的主要問題在于安裝方面。毫不令人吃驚,30%的被調查者使用集成的機器視覺商幫助安裝,而15%的未使用集成商的買家表示,他們計劃在下一年采用集成商。我們同時發現,主要生產廠家(見下文)最新的機器視覺產品將重點放在了易用性上。

性能,支持

被調查者認為,機器視覺應該具備的特點,依據重要性排列依次為:性能、易于使用、技術支持、易于安裝、擁有一套完整的解決方案(包括軟件),堅固耐用、價格、訂制能力、速度、完整的工具集以及專家整合。

調查的結果顯示,目前用于機器視覺的主要網絡中,81%是以太網TCP/IP,74%是RS-232,58%是私有網絡,57%是4-20mA,53%是千兆以太網,50%是0-10V,49%是USB,49%是DeviceNet,42%是通過照相連接,另有41%是通過以太網其他協議連接的。

機器視覺在使用中遇到的限制,依據重要性排列依次為:資金預算、與其他自動化項目的連接優先級、工程資源、工廠員工的接受程度、對視覺技術的理解以及使用難度。

那些去年購買了機器視覺的被調查者中,20%的人購買了1到2套,38%購買了3到6套,22%購買了7到15套,19%購買了16套以上。其中,44%的人使用了所謂的“敏捷視覺傳感器”,而82%的人認為這種傳感器符合他們的要求。少于一半的人(42%)認為機器視覺的使用太過復雜或昂貴。

用戶喜歡簡易的安裝

被采訪者被問到機器視覺迎合他們需求的原因。在他們的評價中,14項是與使用相關的,其中4項指出了機械顯示設備在使用中優于其他的傳感器。8項是與配置或準確性相關的,另外的8項是與易用性相關的。

關于配置方面的評價包括:能夠將整個系統整合在一臺攝像頭中。消除了光線與色彩導致的正片錯誤。測量快速、可重復、準確且檢測范圍寬。 敏捷傳感元件在色彩檢查方面具有質量保證。雖然安裝上的要求較高,但它是值得信賴的。 這樣的系統能夠使計算機從反馬賽克、色彩校正以及其它一些繁瑣的操作中解放出來。

用戶反映,機器視覺易于使用和轉換,迎合甚至超出了他們的期望,為維修人員提供了便利,顯示出了良好的投資回報率(ROI)。

機器視覺的特殊應用包括:填充和包裝系統,定時傳送系統及過程控制。其它的反饋建議有: 我們清楚這種傳感器的顯示局限;它們在推薦的領域內表現良好。我們需要一臺真正好用的攝像頭。發現這樣的敏捷傳感器是值得信賴的。 對于復雜的傳感要求而言,視覺傳感器是值得信賴的。

避免錯誤

出于幫助他人的目的,被調查者分享了視覺系統無法滿足他們需要的原因:三維監控不成功;生產過程中的樣品識別不令人滿意;無法在同一臺機械設備上選擇多步運行選項;工具不足; 需要一臺高端系統;操作需要實時監控;操作者需要太多地培訓才能整合新產品;傳感器在無法實現高水平的重復;在檢驗過程中,視覺傳感器無法提供中斷或取消的功能。

然而,積極地評價總是多于消極的評價。一位受訪者驚訝于機器視覺為何沒有得到更頻繁的應用。他把機器視覺的使用比作是“最簡單靈活,容錯性最好、最值得信賴的解決問題的方式”。

機器視覺制造商

受訪者在過去的12個月中購買的機器視覺的主要制造商名單被列舉在了下面。依照降序排列,它們依次是:Cognex(DVT), Banner Engineering; Keyence; National Instruments; Omron Electronics; Matrox Imaging; ipd(Dalsa Digital Imaging的一個集團); PPT Vision; Siemens(RVSI Acuity CiMatrix); Systech International; JAI Pulnix以及Toshiba。另有19%的受訪者選擇了其它公司的產品。

最小的高性能ID識別器

Cognex公司的高性能固定型ID識別器DataMan 100識別范圍很廣,從印刷條形碼到最難識別的2D直接標注式編碼(direct-marked code)都能夠識別。這種識別器據稱封裝比一個翻蓋電話還小,卻提供了無與倫比的編碼讀寫性能和簡易性。它使用了IDQuick軟件,一種Cognex全新的用于超高速編碼解碼的工具。一臺安裝了廣受贊譽的IDMax軟件的機型同樣能夠讀取最難識別的DPM編碼。所有的DataMan 100識別器都整合了照明裝置、蜂鳴器、可調光學部件、內建瞄準器以及一個按鍵,因而易于安裝。這種識別器適合用來識別汽車、包裝、電子產品、醫療設備及藥物制品上的一維或二維編碼。

單片式或分體的彩色可視傳感器

Barnner Enginnering公司最近推出了兩款用于色彩監控的可視傳感器:一款單片式的PresencePlus P4 Color Omni和另一款擁有一個緊湊型攝像頭和一個安裝在DIN軌道上的獨立控制裝置的PresencePlus Pro Color傳感器。它們都采用了色彩匹配工具檢測特定的顏色,且能夠檢測出任何的色彩變化。它們的特點是,色彩分辨率達到了752×480,采用了CMOS感光元件,并且包括了全部的PresencePlus 可視工具:定位,圖案識別和計數,圖形識別和計數和邊緣、物體、誤點、平均灰度測量。這類傳感器能夠在色彩是主要特征的場合得到應用,例如汽車發動探測(automotive fuse vertification),藥片色彩匹配,LED位置校正以及色彩一致性監控。

更靈活,更簡便的視覺軟件

National Instruments公司發布了用于自動化檢驗的NI Vision Builder第三版。最新的版本升級了用于配置、基準校驗的互動軟件以及用于完全部署機器視覺的免編寫程序。這一版本引入了一種新型的狀態機處理模型(state-machine process model),據稱能提供給工程師最靈活的配置電子眼的環境。工程師能夠定制檢驗的操作流程,從容面對部件排列、部分檢驗和驗證等方面的挑戰。借助于狀態機,Vision Builder AI將編程語言的靈活性與環境配置的易用性結合了起來。

專利簡易色彩顯示

Omron公司新一代的FZ彩色顯示傳感器采用了真彩色技術和智能攝像頭,能夠在高速情況下可靠地自動檢測到色彩對比度較低的物體。Omron公司的高級真彩色傳感引擎(ARCS)捕捉并處理1677萬種顏色,這已經接近了肉眼的色彩感覺能力。這一引擎對外表現為使用了單色或錯誤色彩對比度轉換及分析方法的系統。公司表示,這是業界唯一的一套裝備了4個攝像頭捕捉器和真彩裝換器的系統。它的控制器可以安裝在一個傳統的盒式單元中,也可以處于減少空間的考慮而安裝在一個LCD觸摸屏內部。圖像和工具設置能夠在屏幕上顯示,只需要簡單的拖拽式安裝即可。在線編輯功能允許在聯網情況下做出改變。這一系統還內嵌了激活軟件。

專利 改進型視覺設備

Dalsa Ipd推出的VA3X顯示設備,可以安裝在一個緊湊型DIN可移動式裝置中。它為用戶提供了快速的安裝,擁有良好的工廠布線,并能夠通過選擇不同的傳感器分辨率支持一到兩部攝像頭。它的表現比傳統的VA2X產品高出兩倍以上,兩者的引腳和軟件都相同。VA3X在處理器及系統資源方面做了升級,以便支持需要更強處理能力和更高圖像分辨率的設備。VA30包括了易用型和即插即用的iNspect軟件,而VA31 包括了一款據說是業界頂級的機器視覺軟件Sherlock。用戶界面、靈活性能夠迎合不同使用者和集成型機器視覺的需要。

定態數據陣列和條形碼識別器

據Siemens公司透露,它們的Simatic VS130-2定態數據陣列讀取器在捕捉二維數據陣列和一維條形碼方面有著最好的表現。它能夠可靠地捕捉不同表面上的印刷、光刻和用各種方式鉆刻上去的編碼。VS130-2擁有大量的通訊選擇及一個基于瀏覽器的安裝界面,將這套識別系統與自動化解決方案整合十分簡單。Siemens是在2005年10月收購的RVSI Acuity CiMatrix。

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