記得前兩年在討論自動化品牌涉足視覺技術(shù)的話題時，我們曾經(jīng)有提到集成機器視覺，不過那會這樣的技術(shù)多半還處于概念或原型機階段。時至今日，大家可以看到，市面上一些自動化品牌，已經(jīng)推出了相應(yīng)的產(chǎn)品和解決方案。本期，我們就借B&R近期的一款新產(chǎn)品，進一步和大伙聊聊，什么是集成機器視覺。

首先我們知道，機器視覺本身其實是一種圖像識別技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域，它主要可以應(yīng)用于包括碼類讀取、字符識別、形狀輪廓辨識、圖形分析、畫面匹配、尺寸檢驗測量...等場合。傳統(tǒng)的視覺技術(shù)，在面對不同應(yīng)用場景時，通常是需要選用特定類型的視覺傳感器或相機的。

PicSource：B&RAutomation

而我們注意到，B&R的這套視覺系統(tǒng)，不論是面對哪種應(yīng)用，其使用的相機都只有一款，按照官方的說法，這是一臺基于FPGA和HALCON平臺開發(fā)的、具備圖像預(yù)處理功能的高速嵌入式視覺傳感器。這對于現(xiàn)在需要越來越多使用到視覺技術(shù)的自動化設(shè)備來說，將有助于減少其總體元器件使用的數(shù)量和種類，并簡化設(shè)備系統(tǒng)，降低系統(tǒng)的集成、應(yīng)用和維護成本。

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事實上，上述這種相機功能的集成，并不光是在硬件層面的，更多還體現(xiàn)在應(yīng)用軟件和通訊連接方面；同時其給自動化設(shè)備所帶來的，也不僅僅只是元件種類和數(shù)量的減少，還有系統(tǒng)性能和應(yīng)用體驗的提升。

傳統(tǒng)視覺與設(shè)備系統(tǒng)之間交互的接口一般是比較復(fù)雜的。它一方面會使用非實時協(xié)議的通訊接口，如：EtherNet/IP、Modbus、Profibus、RS-232/485...等，用于傳輸參數(shù)和圖像...等信息；另一方面，則是以數(shù)字量或者模擬量信號，作為與自動化系統(tǒng)對接完成動態(tài)互操作的實時控制連接。這不僅給設(shè)備用戶增加了構(gòu)建系統(tǒng)的難度和工作量，同時也大大限制了視覺系統(tǒng)與自動化設(shè)備之間互操作應(yīng)用的同步性能和靈活性。

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二者之間交互接口的這種復(fù)雜性，使得傳統(tǒng)的機器視覺相對于設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)，在軟件上也是相對獨立的，其參數(shù)的配置和調(diào)校都是需要使用專門的軟件來完成的。因此，一般在將視覺產(chǎn)品集成到自動化系統(tǒng)過程中，除了要在自動化系統(tǒng)中對視覺應(yīng)用的邏輯和控制流程進行設(shè)定，還不得不在調(diào)試時預(yù)裝專用視覺軟件，并反復(fù)切換PC與各臺相機之間的線路連接。

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而集成機器視覺則不同，其設(shè)備控制系統(tǒng)與視覺傳感器乃至光源照明之間，都只使用高帶寬實時工業(yè)以太網(wǎng)作為數(shù)據(jù)連接，在B&R這款產(chǎn)品中，自然就是EtherNetPowerLink了。無論是非實時的數(shù)據(jù)量較大的應(yīng)用參數(shù)與圖像信息，還是高動態(tài)的實時同步控制指令，都會以這條數(shù)據(jù)通道作為唯一介質(zhì)進行交互。這就極大的簡化了系統(tǒng)的線路連接和拓撲架構(gòu)，不僅降低了在設(shè)備系統(tǒng)中集成視覺技術(shù)的難度，還大大提升了視覺系統(tǒng)與其他設(shè)備組件（如：機器人、編碼器、伺服軸、傳輸系統(tǒng)...等）之間進行實時互操作的同步性能和靈活性。

PicSource：B&RAutomation

與此同時，盡管現(xiàn)場各臺相機在硬件上仍然是相對獨立的組件，但它們的軟件操作與應(yīng)用配置環(huán)境卻是整合在一個自動化控制系統(tǒng)之中的，這樣，用戶在對視覺系統(tǒng)進行配置和調(diào)校時，就可以在一個統(tǒng)一的軟件環(huán)境中完成對設(shè)備控制程序、相機與光源參數(shù)的配置和調(diào)整，以及它們與之間應(yīng)用邏輯關(guān)系的設(shè)定。這將在一定程度上幫助縮短自動化設(shè)備的交付周期。

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值得一提的是，在B&R的這款產(chǎn)品中，光源也是通過實時通訊總線和軟件平臺集成在設(shè)備系統(tǒng)之中的，包括相機自帶光源和外部光源。按照官方的說法，光源的照射強度、角度、顏色以及觸發(fā)條件都是可以在其統(tǒng)一的系統(tǒng)軟件環(huán)境AutomationStudio中進行靈活設(shè)置的；而基于這些與產(chǎn)品外觀相關(guān)的配方選項，用戶還能夠讓設(shè)備在運行過程中實現(xiàn)照明參數(shù)的自動動態(tài)切換，從而縮短生產(chǎn)批次切換周期。

PicSource：B&RAutomation

另外，基于這種統(tǒng)一的實時通訊總線和軟件操作平臺，集成機器視覺中的各類相關(guān)參數(shù)將不再像以往那樣存儲在相機本體，而是集中儲存在自動化控制系統(tǒng)（如：X20或AautomationPC...等控制器）中的，因此對于設(shè)備用戶而言，若遇意外需要更換相機組件，將無需再進行任何軟件參數(shù)方面的設(shè)置和調(diào)校，只要將新的相機接入系統(tǒng)上電，做簡單的硬件配置即可恢復(fù)運行，這將有效縮短設(shè)備的停機時間。

不難看出，所謂的集成機器視覺，就是借助實時工業(yè)以太網(wǎng)和軟件技術(shù)，將傳統(tǒng)意義上相對獨立的視覺系統(tǒng)（包括：相機和光源...等）有機的納入到自動化架構(gòu)中去，形成一套融合機器視覺技術(shù)的設(shè)備控制系統(tǒng)，從而幫助用戶優(yōu)化其集成和應(yīng)用的總體成本與綜合體驗。其原理與我們早前談過的集成運動控制其實是類似的。

可以說，集成機器視覺在很大程度上降低了視覺技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用門檻。那么，它未來在各行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用普及的趨勢又將如何呢？歡迎大家在留言區(qū)發(fā)表您的觀點評論。