隨著制造業(yè)對(duì)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(guó)的工業(yè)4.0，還是中國(guó)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(dòng)化、信息化和智能化，而機(jī)器視覺在自動(dòng)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(gè)設(shè)備或者生產(chǎn)線的自動(dòng)化智能化水平。為此，選擇一套合適的機(jī)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(diǎn)技術(shù)之一。
康耐視視覺產(chǎn)品經(jīng)理梁浩
說到機(jī)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(jī)器視覺的領(lǐng)域的美國(guó)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(dòng)化等領(lǐng)域占有重要的市場(chǎng)地位。最近，康耐視新發(fā)布了全球第一款多智能相機(jī)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(jī)器視覺系統(tǒng)的發(fā)展。
康耐視多智能相機(jī)視覺系統(tǒng)In-Sight VC200
首先，這是一個(gè)視覺系統(tǒng)
CEC記者：康耐視這次推出的是一個(gè)多智能相機(jī)視覺系統(tǒng)，請(qǐng)問梁經(jīng)理，這個(gè)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(chǎng)合的不同，通常機(jī)器視覺可分為基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的PC式或板卡式的機(jī)器視覺系統(tǒng)（PC-Based Vision System），以及嵌入式機(jī)器視覺系統(tǒng)，亦稱“智能相機(jī)”（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(jī)、圖像采集卡、圖像處理軟件以及一臺(tái)PC機(jī)構(gòu)成。
而智能相機(jī)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(jī)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(zhǎng)，但可達(dá)到理想的精度及速度，能實(shí)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(hù)、易安裝等特點(diǎn)，可在短期內(nèi)構(gòu)建起可靠而有效的機(jī)器視覺系統(tǒng)，從而極大的進(jìn)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(jī)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(jī)器視覺各有自己的定位，都在各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域不斷發(fā)光發(fā)熱。
什么是多智能相機(jī)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(jī)是兩大類型的機(jī)器視覺，那這次康耐視怎么又推出了一個(gè)智能相機(jī)的視覺系統(tǒng)呢？
梁浩：確實(shí)是這樣，這次我們新推出的是一個(gè)由1至4臺(tái)智能相機(jī)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(jī)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(jī)，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(jī)或控制器完成。而我們這次的VC200則采用智能相機(jī)和獨(dú)立的控制器的方式，分別取代傳統(tǒng)的工業(yè)相機(jī)和PC機(jī)。這個(gè)系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是由于采用了智能相機(jī)，所以取像、算法、視覺處理都在各個(gè)相機(jī)里完成，而無需傳輸給控制器來處理，首次實(shí)現(xiàn)了在高性能應(yīng)用中利用多智能相機(jī)的分布式計(jì)算能力。我們的控制器只負(fù)責(zé)整合各智能相機(jī)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(jī)。
多智能相機(jī)視覺系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
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(jī)呢？多智能相機(jī)系統(tǒng)有什么優(yōu)勢(shì)嗎？
梁浩：相比一些比較復(fù)雜的多相機(jī)方案，我們的VC200會(huì)有比較大的優(yōu)勢(shì)，包括它的靈活性，操作簡(jiǎn)易性，穩(wěn)定性都有很大的優(yōu)勢(shì)，而最大的優(yōu)勢(shì)在于它的速度。傳統(tǒng)型多相機(jī)系統(tǒng)使用的是“傻瓜”相機(jī)，由于這些相機(jī)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(jī)后，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，運(yùn)行速度變慢。這就像一臺(tái)電腦同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序一樣，程序越多運(yùn)行速度就會(huì)越慢。而我們的VC200，視覺處理部分仍然是在相機(jī)里面，我們的速度不會(huì)受相機(jī)增加的影響。所以對(duì)我們來說相機(jī)增加的越多，相比傳統(tǒng)多相機(jī)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(jī)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(kuò)大了多相機(jī)視覺系統(tǒng)檢測(cè)應(yīng)用的范圍。
另外，PC-base多相機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)會(huì)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(gè)，入門門檻會(huì)比較高，所以它對(duì)客戶技術(shù)要求高。而我們的VC200開發(fā)起來比較快速，維護(hù)簡(jiǎn)單，需要的技術(shù)人員專業(yè)知識(shí)不需要那么高。然后它的穩(wěn)定性會(huì)更好，因?yàn)镻C總是會(huì)出藍(lán)屏、死機(jī)各種各樣的問題，而用專門的控制器，它的穩(wěn)定性會(huì)更好。
還有一點(diǎn)就是，VC200因?yàn)樗袞|西都在相機(jī)里面，所以它的安裝空間，它的安裝的線路難易度都會(huì)變好。而且控制器跟電腦級(jí)別比體積很小，不會(huì)占太大空間，這對(duì)當(dāng)前自動(dòng)化水平越來越高的生產(chǎn)線來說也很重要。
多個(gè)單相機(jī)系統(tǒng)VS多智能相機(jī)系統(tǒng)
CEC記者：VC200的最大特點(diǎn)是相機(jī)的增加不影響速度，那么用多個(gè)單相機(jī)系統(tǒng)不也可以做到嗎？這兩個(gè)比較，多智能相機(jī)系統(tǒng)有什么優(yōu)勢(shì)呢？
梁浩：采用單相機(jī)系統(tǒng)的話確實(shí)不會(huì)因?yàn)橄鄼C(jī)的增加，速度變慢，但是單相機(jī)方案的所有相機(jī)是獨(dú)立的，單獨(dú)將自己的結(jié)果輸出給上位機(jī)，由上位機(jī)來分析做出判斷，開發(fā)起來比較復(fù)雜。現(xiàn)在VC200通過控制器可以將結(jié)果整合在一起，上位機(jī)只需要收一個(gè)信號(hào)就可以了，直接告訴你整個(gè)產(chǎn)品是良品還是不良品，不需要收那么多信號(hào)自己再去分析判斷了。這樣，結(jié)果的處理會(huì)更簡(jiǎn)單，因?yàn)榭刂破骺梢园阉惺虑槎甲鐾?，直接給客戶一個(gè)最終結(jié)果，不需要客戶再去針對(duì)各個(gè)相機(jī)的結(jié)果去解析，所以對(duì)客戶來說，應(yīng)用性更強(qiáng)了。
多智能相機(jī)系統(tǒng)的成本是否更高？
CEC記者：多智能相機(jī)系統(tǒng)需要的是價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通相機(jī)的智能相機(jī)，那相比PC-base+工業(yè)相機(jī)，多智能相機(jī)系統(tǒng)的成本是否要高太多？
梁浩：從目前市場(chǎng)這個(gè)價(jià)格看，PC-base相機(jī)會(huì)比智能相機(jī)要便宜一點(diǎn)。尤其是在多相機(jī)的時(shí)候，工業(yè)相機(jī)加PC-base方式的價(jià)格優(yōu)勢(shì)會(huì)更明顯，因?yàn)樗鄼C(jī)便宜，而我們的獨(dú)立控制器價(jià)格也不比一臺(tái)工控機(jī)便宜。但是，在智能制造時(shí)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(shí)的軟硬件成本，而且還要看它的開發(fā)成本、后期維護(hù)成本、無故障運(yùn)行時(shí)間，以及二次投入的成本等。
實(shí)際從客戶需求來看，客戶是需要一個(gè)穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品，易用性好、好維護(hù)、操作簡(jiǎn)單，所以這幾方面做好以后再談價(jià)格，如果說你這幾方面做不好，純粹只是一次性價(jià)格，那我覺得對(duì)客戶來說意義不大。如果檢測(cè)不穩(wěn)定，可能要時(shí)不時(shí)停線調(diào)機(jī)，成本、損耗，包括二次投入的成本就會(huì)很高。所以綜合來說，VC200實(shí)際的總體擁有成本并不高。
多智能相機(jī)系統(tǒng)適合在哪些場(chǎng)合應(yīng)用？
CEC記者：多智能相機(jī)系統(tǒng)具有速度高、易用、靈活等特點(diǎn)，那它最適合哪些應(yīng)用場(chǎng)合呢？
梁浩：應(yīng)該說，多智能相機(jī)系統(tǒng)性能的提高有助于多相機(jī)視覺系統(tǒng)跟上高速生產(chǎn)線的速度，同時(shí)還能在順序檢測(cè)或異步檢測(cè)中體現(xiàn)應(yīng)用的靈活性。隨著自動(dòng)化和智能化要求越來越高，多智能相機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合越來越多?，F(xiàn)在各行業(yè)對(duì)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(shí)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(cè)的速度越來越高，多智能相機(jī)系統(tǒng)就有了用武之地。
另外，多相機(jī)應(yīng)用在某些檢測(cè)場(chǎng)合具有天生優(yōu)勢(shì)。比如做定位檢測(cè)，有時(shí)是檢測(cè)兩個(gè)物品貼到一起，需要從兩個(gè)方向來檢測(cè)，那就需要兩只相機(jī)，如果要做精確定位，在定位的過程中，要檢測(cè)夾具的是否有偏差，這時(shí)候就需要三個(gè)相機(jī)，這就是一個(gè)典型的多相機(jī)應(yīng)用。另外一種場(chǎng)景，被檢產(chǎn)品體積很大，可能會(huì)有分區(qū)域檢測(cè)，如果要提高效率的話，就多加幾個(gè)相機(jī)，同時(shí)拍然后輸出一個(gè)結(jié)果，這也是一個(gè)多相機(jī)應(yīng)用。目前就康耐視來說，多智能相機(jī)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(duì)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(jī)系統(tǒng)。
當(dāng)然我們也還有單相機(jī)系統(tǒng)，這兩個(gè)是相輔相成互補(bǔ)的，在一些簡(jiǎn)單應(yīng)用場(chǎng)合，我們就推薦單相機(jī)系統(tǒng)，那些復(fù)雜的應(yīng)用就推薦多相機(jī)系統(tǒng)。
多智能相機(jī)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(shí)現(xiàn)智能制造不可或缺的產(chǎn)品，多智能相機(jī)系統(tǒng)如何助力實(shí)現(xiàn)智能制造呢？
梁浩：視覺系統(tǒng)就像一臺(tái)智能機(jī)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(xiǎn)性的工作，用視覺系統(tǒng)替代人工作，將整個(gè)自動(dòng)化做成一個(gè)全自動(dòng)的生產(chǎn)線，這是一個(gè)趨勢(shì)。視覺系統(tǒng)從產(chǎn)生到現(xiàn)在，功能越來越強(qiáng)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(gè)VC200視覺系統(tǒng)，在結(jié)果顯示方面也有很大的優(yōu)勢(shì)。一方面，可以直接通過一個(gè)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(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，用手機(jī)，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(shí)時(shí)刻刻在機(jī)器旁邊去看結(jié)果。假設(shè)是一個(gè)無人化工廠，可以在辦公室放好幾個(gè)無線終端，一眼就看到檢測(cè)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(gè)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(chǎng)去調(diào)試。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)智能制造、無人工廠，都是很大的助力。