機(jī)器視覺如何應(yīng)對(duì)與工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)集成應(yīng)用的挑戰(zhàn)

陳濤

摘要：機(jī)器視覺的出現(xiàn)是為了取代繁瑣的勞動(dòng)力。基于機(jī)器視覺的工業(yè)自動(dòng)化集成設(shè)備能夠進(jìn)行重復(fù)性工作，且其適用于危險(xiǎn)工作環(huán)境以及人工視覺難以達(dá)到精度要求的場(chǎng)合。利用機(jī)器視覺的自動(dòng)識(shí)別功能，大大提高了工業(yè)流水線的生產(chǎn)效率，且保證了精度。本文講述了機(jī)器視覺如何應(yīng)對(duì)與工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)集成應(yīng)用的挑戰(zhàn)，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員有所幫助。

關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺;工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)集成應(yīng)用;挑戰(zhàn)

0 ?引言

隨著科技的不斷發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備越來越先進(jìn)，機(jī)器視覺在自動(dòng)化系統(tǒng)集成中的應(yīng)用促進(jìn)了我國的工業(yè)發(fā)展。在當(dāng)下，機(jī)器視覺應(yīng)用在電路板印刷、激光焊接、半導(dǎo)體制造、質(zhì)檢檢測(cè)、電子封裝等多個(gè)領(lǐng)域。我國自2007年以來，機(jī)器視覺市場(chǎng)不斷擴(kuò)張，隨著工業(yè)化的不斷推進(jìn)，機(jī)器視覺也面臨著挑戰(zhàn)。

1 ?機(jī)器視覺的前景

機(jī)器視覺是工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)集成的重要組成部分，隨著自動(dòng)化行業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)器視覺技術(shù)也在逐步進(jìn)行完善[1]。我國的機(jī)器視覺市場(chǎng)起步較晚，但發(fā)展迅速且保持持續(xù)增長(zhǎng)的勢(shì)頭。由于我國的機(jī)器視覺市場(chǎng)未飽和，因此其前景較好。近年來，國家對(duì)機(jī)器視覺行業(yè)出臺(tái)了相關(guān)的政策，這也使機(jī)器視覺的前景越來越好。2017年1月國家出臺(tái)的《信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》表明，集成電路、基礎(chǔ)電子、工業(yè)軟件、智能硬件、應(yīng)用電子等領(lǐng)域?yàn)楫?dāng)下的發(fā)展重點(diǎn)。2018年1月，遼寧省出臺(tái)《遼寧省新一代智能發(fā)展規(guī)劃》，政策提出以智能機(jī)器人、智能制造、智慧醫(yī)療、智慧城市為突破口，加快構(gòu)建具有遼寧區(qū)域特色的人工智能自主創(chuàng)新體系。在目前，北美依然是機(jī)器視覺的主要市場(chǎng)，圖1為機(jī)器視覺的全球市場(chǎng)規(guī)模。

自2011年以來，我國機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，如圖2所示。

隨著現(xiàn)代化科技的不斷發(fā)展，智能化需求逐漸提高，我國的配套基礎(chǔ)建設(shè)越發(fā)完善。各行各業(yè)對(duì)機(jī)器視覺技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用需求增加，在未來，機(jī)器視覺會(huì)隨著技術(shù)革新逐漸崛起。

2 ?機(jī)器視覺在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)集成中的應(yīng)用和挑戰(zhàn)

機(jī)器視覺應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域。人工視覺不能滿足大規(guī)模、高測(cè)試要求的生產(chǎn)線、野外工作場(chǎng)所、核電等危險(xiǎn)性工作場(chǎng)所。以機(jī)器視覺取代人工測(cè)量或檢測(cè)，能突破人類極限，提高工作的可靠性和精確度，同時(shí)高度自動(dòng)化集成設(shè)備也加快了作業(yè)速度[2]。在現(xiàn)階段，機(jī)器視覺大量運(yùn)用在運(yùn)輸行業(yè)中，提高了包裹的分揀效率。分揀機(jī)器人通過機(jī)器視覺快速測(cè)量快件體積，1秒內(nèi)完成快遞工人30秒的工作量。分揀效率提升了30倍，同時(shí)也降低了人力成本。一些特殊產(chǎn)品對(duì)制造精度有較高的標(biāo)準(zhǔn)，若生產(chǎn)過程中出現(xiàn)精度誤差，返修的成本甚至高出制造成本數(shù)倍。為此，機(jī)器視覺功能如何與各類自動(dòng)化設(shè)備有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的精準(zhǔn)識(shí)別成為了設(shè)備制造商的挑戰(zhàn)。由于機(jī)器視覺為設(shè)備的運(yùn)作提供輔助功能，它需要配合邏輯控制、機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集等多種功能才能發(fā)揮出其作用，因此機(jī)器視覺系統(tǒng)的研發(fā)涉及到多種集成功能的挑戰(zhàn)。設(shè)備制造商或者集成商會(huì)面臨開發(fā)周期長(zhǎng)、成本高、功能配合的不確定性等多種風(fēng)險(xiǎn)。

3 ?解決方法

針對(duì)以上挑戰(zhàn)，設(shè)備制造商和集成商可以利用機(jī)器視覺系統(tǒng)軟件，可有效解決研發(fā)困難。機(jī)器視覺的開發(fā)和集成通過VBAI軟件以及視覺模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)功能。它能夠提供多種模式配合、光學(xué)字符識(shí)別、二維碼、條形碼識(shí)別等等上百種圖像處理功能。用戶通過自動(dòng)化集成設(shè)備能在開發(fā)環(huán)境中對(duì)不同的光源設(shè)置、采集方式以及圖像處理算法進(jìn)行驗(yàn)證。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)步驟自動(dòng)生成相應(yīng)的執(zhí)行程序。軟件將開發(fā)特性以直觀的圖形化形式表達(dá)出來，研發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠?qū)⒕性诠δ苎邪l(fā)，代碼撰寫依靠軟件執(zhí)行。在機(jī)器視覺系統(tǒng)開發(fā)和集成中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過軟件自帶的工具包，對(duì)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)通信以及人機(jī)界面等功能以相同的方式進(jìn)行代碼撰寫，將多個(gè)功能模塊與可編程自動(dòng)化控制器、工業(yè)設(shè)備、客戶端應(yīng)用程序、企業(yè)數(shù)據(jù)庫連接[3]。通過機(jī)器視覺系統(tǒng)軟件的精準(zhǔn)運(yùn)算，提高了識(shí)別的精準(zhǔn)度。例如半導(dǎo)體制造行業(yè)的晶圓切割，新型切割設(shè)備的機(jī)器視覺系統(tǒng)借助軟件，高精度測(cè)算晶圓中心，提升算法效率，實(shí)時(shí)核算中心位置，將測(cè)量誤差降低到0.0001mm。利用該軟件的開發(fā)模式，即使是初級(jí)開發(fā)者都能應(yīng)對(duì)不同設(shè)備所對(duì)應(yīng)的機(jī)器視覺系統(tǒng)開發(fā)工作。這大大降低了機(jī)器視覺系統(tǒng)集成的難度和開發(fā)成本。

4 ?結(jié)語

隨著科技的不斷進(jìn)步，人力勞動(dòng)不能滿足當(dāng)下的生產(chǎn)需求，機(jī)器視覺能夠取代繁瑣的勞動(dòng)力?；跈C(jī)器視覺自動(dòng)化集成設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)重復(fù)性工作的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作，且設(shè)備適用于危險(xiǎn)工作環(huán)境。同時(shí)設(shè)備還可以提高流水線作業(yè)的進(jìn)度和速度，為此機(jī)器視覺良好地替代了人工視覺，且滿足了行業(yè)發(fā)展的需求。近年來全球制造中心不斷向中國轉(zhuǎn)移，我國的工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展，自動(dòng)化集成設(shè)備在各個(gè)領(lǐng)域的使用越來越廣泛，同時(shí)機(jī)器視覺與設(shè)備的集成成為了廠家的一大挑戰(zhàn)。機(jī)器視覺系統(tǒng)軟件，能降低開發(fā)難度和開發(fā)成本，設(shè)備廠家和集成商要運(yùn)用該軟件，為我國的工業(yè)發(fā)展提供高度現(xiàn)代化的設(shè)備支持。

參考文獻(xiàn)：

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