隨著制造業(yè)對效率、質(zhì)量和成本等要求的不斷提高，全球正在興起第四次工業(yè)革命。無論是德國的工業(yè)4.0，還是中國制造2025，都將目標(biāo)瞄準(zhǔn)了智能制造。智能制造意味著生產(chǎn)過程要更高水平的自動化、信息化和智能化，而機器視覺在自動化和智能化中擔(dān)任著不可或缺的角色，在某些制造環(huán)節(jié)，視覺技術(shù)甚至決定著整個設(shè)備或者生產(chǎn)線的自動化智能化水平。為此，選擇一套合適的機器視覺系統(tǒng)成為了當(dāng)前生產(chǎn)制造廠商最為關(guān)注的焦點技術(shù)之一。
康耐視視覺產(chǎn)品經(jīng)理梁浩
說到機器視覺技術(shù)和產(chǎn)品，就不得不提到康耐視，一家專注于機器視覺的領(lǐng)域的美國公司，憑借其豐富的軟硬件產(chǎn)品以及領(lǐng)先的核心算法，在汽車制造、電子制造和工廠自動化等領(lǐng)域占有重要的市場地位。最近，康耐視新發(fā)布了全球第一款多智能相機視覺系統(tǒng)In-Sight VC200，為此，我們CONTROL ENGINEERING China專訪了康耐視視覺產(chǎn)品經(jīng)理梁浩，通過他來了解一下最新的機器視覺系統(tǒng)的發(fā)展。
康耐視多智能相機視覺系統(tǒng)In-Sight VC200
首先，這是一個視覺系統(tǒng)
CEC記者：康耐視這次推出的是一個多智能相機視覺系統(tǒng)，請問梁經(jīng)理，這個視覺系統(tǒng)和視覺傳感器有什么區(qū)別嗎？
梁浩：根據(jù)組成結(jié)構(gòu)和應(yīng)用場合的不同，通常機器視覺可分為基于個人計算機的PC式或板卡式的機器視覺系統(tǒng)（PC-Based Vision System），以及嵌入式機器視覺系統(tǒng)，亦稱“智能相機”（Smart Camera）或“視覺傳感器”（Vision Sensor）。PC-Base系統(tǒng)一般由光源、光學(xué)鏡頭、CCD或CMOS相機、圖像采集卡、圖像處理軟件以及一臺PC機構(gòu)成。
而智能相機主要由圖像采集單元、通信模塊和圖像處理單元（處理器和處理軟件）三大部分組成，它將圖像的采集、處理與通信功能集成于單一相機內(nèi)。PC-Base視覺系統(tǒng)往往尺寸較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開發(fā)周期較長，但可達(dá)到理想的精度及速度，能實現(xiàn)較為復(fù)雜的系統(tǒng)功能。而視覺系統(tǒng)具有易學(xué)、易用、易維護、易安裝等特點，可在短期內(nèi)構(gòu)建起可靠而有效的機器視覺系統(tǒng)，從而極大的進步了應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)速度。
比如在康耐視，在智能相機領(lǐng)域就有In-Sight系列視覺系統(tǒng)和In-Sight2000系列視覺傳感器，這兩種機器視覺各有自己的定位，都在各自擅長的領(lǐng)域不斷發(fā)光發(fā)熱。
什么是多智能相機視覺系統(tǒng)
CEC記者：根據(jù)您剛才的介紹，視覺系統(tǒng)和智能相機是兩大類型的機器視覺，那這次康耐視怎么又推出了一個智能相機的視覺系統(tǒng)呢？
梁浩：確實是這樣，這次我們新推出的是一個由1至4臺智能相機組成的視覺系統(tǒng)。以前的視覺系統(tǒng)都是由普通工業(yè)相機來做圖像采集的，出于成本和必要性來考慮，并不需要智能相機，圖像的處理則是在圖像采集/處理卡的支持下，由處理軟件在PC機或控制器完成。而我們這次的VC200則采用智能相機和獨立的控制器的方式，分別取代傳統(tǒng)的工業(yè)相機和PC機。這個系統(tǒng)最大的特點是由于采用了智能相機，所以取像、算法、視覺處理都在各個相機里完成，而無需傳輸給控制器來處理，首次實現(xiàn)了在高性能應(yīng)用中利用多智能相機的分布式計算能力。我們的控制器只負(fù)責(zé)整合各智能相機處理后的結(jié)果以顯示等非視覺功能，并把結(jié)果傳給上位機。
多智能相機視覺系統(tǒng)的優(yōu)勢
CEC記者：既然控制器也有處理能力，那為什么還要搭配智能相機呢？多智能相機系統(tǒng)有什么優(yōu)勢嗎？
梁浩：相比一些比較復(fù)雜的多相機方案，我們的VC200會有比較大的優(yōu)勢，包括它的靈活性，操作簡易性，穩(wěn)定性都有很大的優(yōu)勢，而最大的優(yōu)勢在于它的速度。傳統(tǒng)型多相機系統(tǒng)使用的是“傻瓜”相機，由于這些相機只是負(fù)責(zé)取像，但是算法、視覺處理、交互都是共享同一控制器，因此，當(dāng)用戶添加更多的相機后，將會導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，運行速度變慢。這就像一臺電腦同時運行多個程序一樣，程序越多運行速度就會越慢。而我們的VC200，視覺處理部分仍然是在相機里面，我們的速度不會受相機增加的影響。所以對我們來說相機增加的越多，相比傳統(tǒng)多相機方案，我們的速度就越來越快。傳統(tǒng)技術(shù)限制了現(xiàn)有多相機視覺系統(tǒng)在同步采集領(lǐng)域的應(yīng)用。VC200成功克服了這些局限性，擴大了多相機視覺系統(tǒng)檢測應(yīng)用的范圍。
另外，PC-base多相機系統(tǒng)的開發(fā)會比較困難，需要懂一定的編程或者一定的基礎(chǔ)才能做這個，入門門檻會比較高，所以它對客戶技術(shù)要求高。而我們的VC200開發(fā)起來比較快速，維護簡單，需要的技術(shù)人員專業(yè)知識不需要那么高。然后它的穩(wěn)定性會更好，因為PC總是會出藍(lán)屏、死機各種各樣的問題，而用專門的控制器，它的穩(wěn)定性會更好。
還有一點就是，VC200因為它所有東西都在相機里面，所以它的安裝空間，它的安裝的線路難易度都會變好。而且控制器跟電腦級別比體積很小，不會占太大空間，這對當(dāng)前自動化水平越來越高的生產(chǎn)線來說也很重要。
多個單相機系統(tǒng)VS多智能相機系統(tǒng)
CEC記者：VC200的最大特點是相機的增加不影響速度，那么用多個單相機系統(tǒng)不也可以做到嗎？這兩個比較，多智能相機系統(tǒng)有什么優(yōu)勢呢？
梁浩：采用單相機系統(tǒng)的話確實不會因為相機的增加，速度變慢，但是單相機方案的所有相機是獨立的，單獨將自己的結(jié)果輸出給上位機，由上位機來分析做出判斷，開發(fā)起來比較復(fù)雜?，F(xiàn)在VC200通過控制器可以將結(jié)果整合在一起，上位機只需要收一個信號就可以了，直接告訴你整個產(chǎn)品是良品還是不良品，不需要收那么多信號自己再去分析判斷了。這樣，結(jié)果的處理會更簡單，因為控制器可以把所有事情都做完，直接給客戶一個最終結(jié)果，不需要客戶再去針對各個相機的結(jié)果去解析，所以對客戶來說，應(yīng)用性更強了。
多智能相機系統(tǒng)的成本是否更高？
CEC記者：多智能相機系統(tǒng)需要的是價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通相機的智能相機，那相比PC-base+工業(yè)相機，多智能相機系統(tǒng)的成本是否要高太多？
梁浩：從目前市場這個價格看，PC-base相機會比智能相機要便宜一點。尤其是在多相機的時候，工業(yè)相機加PC-base方式的價格優(yōu)勢會更明顯，因為它相機便宜，而我們的獨立控制器價格也不比一臺工控機便宜。但是，在智能制造時代，產(chǎn)線的速度或者穩(wěn)定性最為重要，現(xiàn)在看一套系統(tǒng)是否便宜要看它的總體擁有成本，不能僅僅只看采購時的軟硬件成本，而且還要看它的開發(fā)成本、后期維護成本、無故障運行時間，以及二次投入的成本等。
實際從客戶需求來看，客戶是需要一個穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品，易用性好、好維護、操作簡單，所以這幾方面做好以后再談價格，如果說你這幾方面做不好，純粹只是一次性價格，那我覺得對客戶來說意義不大。如果檢測不穩(wěn)定，可能要時不時停線調(diào)機，成本、損耗，包括二次投入的成本就會很高。所以綜合來說，VC200實際的總體擁有成本并不高。
多智能相機系統(tǒng)適合在哪些場合應(yīng)用？
CEC記者：多智能相機系統(tǒng)具有速度高、易用、靈活等特點，那它最適合哪些應(yīng)用場合呢？
梁浩：應(yīng)該說，多智能相機系統(tǒng)性能的提高有助于多相機視覺系統(tǒng)跟上高速生產(chǎn)線的速度，同時還能在順序檢測或異步檢測中體現(xiàn)應(yīng)用的靈活性。隨著自動化和智能化要求越來越高，多智能相機系統(tǒng)的應(yīng)用場合越來越多。現(xiàn)在各行業(yè)對產(chǎn)線的效率要求越來越高，速度要求也是越來越快，比如原來像飲料廠，瓶裝速度大概是一分鐘100瓶到200瓶，或者100到300瓶，那時候已經(jīng)覺得很快了，但是這兩年它已經(jīng)發(fā)展到一分鐘300到600瓶左右。這就要求檢測的速度越來越高，多智能相機系統(tǒng)就有了用武之地。
另外，多相機應(yīng)用在某些檢測場合具有天生優(yōu)勢。比如做定位檢測，有時是檢測兩個物品貼到一起，需要從兩個方向來檢測，那就需要兩只相機，如果要做精確定位，在定位的過程中，要檢測夾具的是否有偏差，這時候就需要三個相機，這就是一個典型的多相機應(yīng)用。另外一種場景，被檢產(chǎn)品體積很大，可能會有分區(qū)域檢測，如果要提高效率的話，就多加幾個相機，同時拍然后輸出一個結(jié)果，這也是一個多相機應(yīng)用。目前就康耐視來說，多智能相機系統(tǒng)在電子制造和汽車制造領(lǐng)域應(yīng)用最多，但是隨著客戶對視覺系統(tǒng)的要求越來越高，像包裝、食品、醫(yī)藥這些行業(yè)也越來越多的使用多相機系統(tǒng)。
當(dāng)然我們也還有單相機系統(tǒng)，這兩個是相輔相成互補的，在一些簡單應(yīng)用場合，我們就推薦單相機系統(tǒng)，那些復(fù)雜的應(yīng)用就推薦多相機系統(tǒng)。
多智能相機系統(tǒng)如何助力智能制造？
CEC記者：現(xiàn)在全球制造業(yè)都在談智能制造，那么視覺系統(tǒng)作為實現(xiàn)智能制造不可或缺的產(chǎn)品，多智能相機系統(tǒng)如何助力實現(xiàn)智能制造呢？
梁浩：視覺系統(tǒng)就像一臺智能機器或者產(chǎn)線的“眼睛”，不可或缺。隨著智能制造的提出，把一些重復(fù)性的工作、一些危險性的工作，用視覺系統(tǒng)替代人工作，將整個自動化做成一個全自動的生產(chǎn)線，這是一個趨勢。視覺系統(tǒng)從產(chǎn)生到現(xiàn)在，功能越來越強大，通用性越來越好，可能原來沒有涉足到的行業(yè)、認(rèn)為做不了的，已經(jīng)是可以替代很多人工操作了。
另外，像我們的這個VC200視覺系統(tǒng)，在結(jié)果顯示方面也有很大的優(yōu)勢。一方面，可以直接通過一個HDMI接口，連接顯示器、電視等顯示結(jié)果。第二，我們可以通過一個無線網(wǎng)絡(luò)，用手機，或者Pad等，通過網(wǎng)絡(luò)直接顯示操作界面。這樣就不需要時時刻刻在機器旁邊去看結(jié)果。假設(shè)是一個無人化工廠，可以在辦公室放好幾個無線終端，一眼就看到檢測結(jié)果。一旦發(fā)現(xiàn)產(chǎn)線有問題，如果只是軟件問題或者設(shè)置問題，也可以在這個界面上直接做參數(shù)設(shè)置，遠(yuǎn)程操控、遠(yuǎn)程顯示或者遠(yuǎn)程編程，不需要到現(xiàn)場去調(diào)試。這對于實現(xiàn)智能制造、無人工廠，都是很大的助力。