【机器视觉】为什么要采用集成视觉？

事实上，机器视觉本身是一个非常为众多厂商所看好的领域，因为，视觉能够提供更为丰富的制造现场信息，通过编码识别、文字识别、图像分析（区域、灰度、中心点等）、匹配、测量等能够在制造现场实现校准、排列、检测、读取、对比、定位等多种应用，尤其是在3C制造、汽车、包装、制药等制造现场。

图1-视觉应用场景

影响视觉发展有众多因素，价格高昂是一方面，因为，相对而言，视觉系统对于图像采集、成像、处理的要求比较高，因此，对处理芯片、光学器件都是非常高的，而另一方面，也是由于这个领域也相对比较专业，与传统的自动化相比对人的专业性要求较高，因此，在很多制造现场并未获得大规模的应用。

然而，随着智能手机、通信等产业的快速发展，制造视觉这类产品的器件、FPGA芯片的大规模采用，其本身成本也在不断下降，这使得机器视觉本身也不断拥有了经济性，成为了在工业领域最快成长的一个传感器方向。

贝加莱，作为一个自动化厂商，也将视觉纳入其整个控制系统架构，借助于在自动化领域本身的强大应用支撑，其一开始就瞄准了解决现有视觉系统的痛点、并结合自身与机器控制紧密结合的软硬件，构建了集成视觉方案，相对于传统视觉独立的方案结构，这一架构更为符合产线本身的需求，因为，它将带来诸多原有架构所不能提供的便利。

传统的视觉系统因为在原有的硬件、通信、软件架构下的投资沉淀，使得其改变变得高昂的成本，并且，也已形成的习惯也使得改变变得困难，而作为以“整体“架构的自动化厂商视觉，看待机器视觉的应用，更为全局，并能够兼顾与已有自动化系统的融合能力，使得视觉成为系统”有机的构成“。

在视觉检测应用中，有几个重要的同步点需要关注：

（1）照明与成像的同步问题

对于视觉而言，照明的良好设计构成了视觉应用70%的成功权重，它为被检测对象提供了最大的信噪比（Singal/Noise）、让图像更为突出而降低无关部分的影像。

针对不同的视觉采样而言，LED照明的时间与相机的曝光时间必须最佳的同步，这会影响成像质量，对于高速运动的被测对象，较长时间的曝光会带来模糊，因此照明强度、频闪、颜色必须与相机进行良好的同步，而这对于集成的视觉来说就变得容易，由于由同一控制器控制，照明的LED强度、频闪和相机的对焦、曝光、成像过程在极高速度下实现同步，这是传统的分立厂商构成的视觉系统所无法完成的。

（2）视觉系统与自动化系统的同步问题

当我们检测到一个产品组件的边缘、中心时候，我们需要将这些信息发送给PLC、机器人的控制端，目前很多都是通过RS232、EtherNet/IP等方式，显然与现在实时以太网的μS级同步无法相比，而另一方面，即使采用了总线也往往会需要多个网络配置，而贝加莱自身的控制、运动控制、I/O都是在POWERLINK架构下实现同步，通过百μS级的同步，使得系统更高精度、更高速度。

图2-集成视觉使得视觉与机器工艺、控制相结合

这个对于现场集成应用的开发者非常便利，因为，在过去，你必须能够了解各种镜头、相机、控制器、照明、通信接口，你必须掌握这些信息，并构建一个视觉应用场景。

但是，就像在图3中你所看到的，这个机器视觉提供了光学镜头、相机、照明、控制、通信的硬件集成，对于用户来说，它仅需使用一个产品就可以去构建一个视觉应用，而不是分别去采购一个镜头、相机、光源、接口模块等，或者它必须在这些并不能最佳匹配的产品间牺牲掉部分性能或功能（因为，系统的能力由最短的板决定），而集成视觉都是按照最优的架构来匹配。

图3-镜头、相机、软件一体化集成视觉系统

因此，集成视觉在产品上，它是一个最优组合，并且以大幅降低工程时间与成本的消耗为目的。

当这个视觉与贝加莱的机器控制器如Panel PC 2000、X20 PLC集成在一起的时候，如图4所示，你还会发现，在整个工程集成中，你只需要一个工业控制器即可，而无需像原来的分立架构中，你需要PLC并需要一台专门处理视觉的PC，并且他们之间无法很好的通信，还需要配置专用的通信模块。

图4-视觉与控制系统无缝集成

当这个产线越多的视觉被集成，这个成本的分摊将会使得整体的工程成本更低。

再次强调，照明对于视觉应用成功至关重要，而贝加莱的集成视觉系统提供了非常灵活的光源照明管理，包括背景光、光带的模块化设计， 可以 -40 °..+90°电动旋转，并且内置了闪光控制器、支持多种颜色、大功率的快速响应，这些都可以根据现场应用进行配置，包括实时修改曝光时间长度、角度、颜色等，这让应用变得非常灵活。

图5-智能光源的集成

因此，集成视觉是作为机器视觉应用的一个重要的发展方向，未来将紧密的与机器人、工艺装备紧密融合，并且，在OPC UA的新规范中，机器人、视觉将会实现统一的语义互操作。

传统的分立构成的视觉系统往往镜头、相机、光源来自于不同的厂商，因此，在应用中需要针对各家的实际参数进行标定，在更换了镜头等仍需再次标定，这些标定本身需要一定的专业性，且对于经常性的调整应用而言耗费时间，而贝加莱的集成视觉则在出厂时对CMOS器件与机械安装公差、不同LED光强等进行了统一标定，这使得其具有品质的一致性，减少了批量化生产及维护更新所需时间。

综上所述，采用集成视觉系统，提高了同步性、灵活的应用组织，并且能够获得集成所提供的最大的便利以及最佳性价比，贝加莱的集成视觉正是这样的技术领导者。