【技术专题】为什么要采用集成视觉？

什么阻碍了视觉的发展？

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。

全新集成视觉-站在全局的视野

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“。

1、同步性概念

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

2、集成降低工程成本

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。

3、整体采购成本的降低

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。

集成视觉的灵活性

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。

统一的出厂标定

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。

关于贝加莱

贝加莱是一个总部位于奥地利并拥有遍布全球分支机构的创新驱动型自动化企业，2017年7月，贝加莱成为ABB集团全球机器与工厂自动化业务单元。作为全球工业自动化领域的领导者，贝加莱融合了前沿技术与先进的工程能力，为各个产业客户提供机器与工厂自动化、运动控制、HMI以及集成安全技术的完整解决方案。通过工业物联网通信标准如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及贝加莱强大的Automation Studio软件开发环境，贝加莱不断重新定义自动化工程的未来。贝加莱保持持续的创新精神，为客户提供更为简化以及超出预期的工业自动化领域前沿技术与方案。