机器视觉,贝加莱何以不同?
文:2025年第四期
摘 要 :在电子制造业中,越来越多生产系统采用视觉应用,但自动化和视觉技术似乎来自两个不同的世界,由此也带来很多应用难题。本文重点介绍了贝加莱多层级集成视觉系统的特点以及完整的产品线。
1 机器视觉应用越来越广泛(图1)
电子制造业的强大生产能力,也创造出了机器视觉的 "经济性"——越来越多生产系统采用视觉应用,也在于它的 成本越来越低,且易用性不断的提高,典型的应用场景包括 以下几种:
(1)产品品质保障:缺陷分析本身就是视觉应用的拿 手好戏,它能够同时给出多种标定分析;
(2)智能导引类:因为相机可以用于为机器人提供捡 取的指引,以及为凌乱堆放的零配件提供抓取的指引,而无 需额外的机械梳理机构;
(3)产品可追溯性:这里主要指各种条码/QR码等的 识别和记录;
(4) 最大化OEE:提高良品率,使得机器更高的可 用性;
(5)视觉技术相较于其他光电、激光、色标等,具有 更为广泛的信息采集能力,它可以实现测量、比对、识别、 计算中心等功能,且高维度数据赋予了更多的计算可能性, 人们可以借助这些特征来感知生产中的问题和认知生产的状 态,并获得改善的可能。
2视觉应用的现状
但自动化和视觉技术似乎来自两个不同的世界,自动 化更为关注控制的闭环,而视觉应用更多的强调计算的能力 ——就是获取信息和判断的能力。这些属于跨学科的领域, 一个在控制算法,一个更为强调光学和图像。因此,在很长 的时间里,这些分属于两个不同的领域,也同时带来很多应 用难题:
·"黑盒子"问题
机器制造商对机器的工艺控制比较熟悉,但图像处理只 能拿到一个"黑盒子",他们无法对内部进行设计;
· 同步性问题
相对来说,机器视觉的识别在"实时性"方面并不像控制 的周期性任务,这使得两者在同步方面有很多困难,尤其是 独立的计算机集中的视觉处理系统,与传统自动化系统间的 同步是一个难题;
· 易用性难题
图像处理的专业性,使得机器制造行业的自动化工程师 们往往缺乏这一领域足够的知识,也造成了集成过程的"未 知"和"能力不足"带来的不确定性。
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3贝加莱多层级的集成视觉
针对这些难题,贝加莱发挥自身自动化厂商的集成能力 优势,开创性地将视觉应用实现了多个层级的集成,这些集 成包括三个层级:
首先,是集成视觉系统,贝加莱将光源、镜头、相机处 理、通信接口集成于一体。这种集成降低了机器视觉作为一 个系统本身就需要集成的难度;另外,统一的出厂前校准也 使得现场维护更为方便,现场服务无需重新整定参数。
其次,是网络集成,贝加莱的相机可以与PLC、运动控 制系统、机器人、柔性输送系统在同一网络下作为一个"从站"被扫描,从站间还可以实现"交叉通信"——这意味着它 们无需去主站协调,即可同步。
第三,是软件的集成:贝加莱将机器视觉的库与自动化 的逻辑、运动控制、HMI任务都纳入到Automation Studio 集成开发平台上。这就使得自动化工程师可以在这里将视觉 应用与其他自动化任务进行集成开发。并且,Automation Studio还可为机器视觉的AI应用提供配置和快速应用构建的 能力。
贝加莱三个层级的集成视觉,横跨了自动化和视觉技术 两大领域,将过去离散的世界"合二为一",实现了更为高效 的工程开发,以及集成带来的内部最优化(图2)。
4完整的产品线
图3则列示了贝加莱在视觉方面的全线产品组合,包括各 种镜头、传感器类型、镜头、安装接口等丰富的组合形式。 此外,其中还包括了AI-SmartCamera系列,它支持AI加速 器的集成,提升了系统在深度学习方面的能力。
(1)最大化的光源性能
· 4种光源颜色可实时切换;
· 集成的频闪控制器,提供快速照明响应(1μs);
· 光源可适配不同焦距镜头;
(2)整个光学系统的鲁棒性
· IP67防护,可选的C口镜头与套管;
· 抗震动的胶合器件;
· 大像素尺寸及MTF优化的镜头;
· 通过抛光和镀膜玻璃前端达到最小化 的畸变;
· 可提供最佳照明(漫反射、偏振)的 滤光片;
· 可电子切换的红外滤光片。
(3)灵活的传感器参数整定 面阵相机可同时提供线扫能力。
(4 )贝加莱光源特性
光源是图像处理的关键因素,光源的均 匀性与高密度是必需的,以能够获得最好和 显著的"对比度",特征更为显著的呈现。 并且,光源控制器还有利于同步性——他们 通过微秒级的网络连接。
图4是独特的光源和光源控制器选项,考虑到光源在视觉 工程应用中的重要性,贝加莱专门开发了这个光源系列作为 一个独立的单元,为集成的相机提供额外的高性能光源。
· 最高等级同步,脉冲间隔和上升时间同类最佳;
· 4种颜色LED以获得最大对比度;
· 光源条角度可电子调节;
· 可配置的LED光;
· 易用性,仅需1根电缆;
· 供电,实时数据通信,触发信号,通过M12混合连接器;
· 菊花链接线方式可串接至其它相机或光源组件。
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5强大的软件功能
除了硬件之外,机器视觉的软件集成是另一个对于工程 应用来说至关重要的方面。在贝加莱Automation Studio中的 mappVision库,提供了非常多的视觉应用能力,并且,它还 能与mappView-HMI、mappMotion进行连接,实现同步性 (图5)。
视觉应用的软件能力不仅包括软件本身的库,更重要的 在于"工程"集成方面的"软件能力",其中包括:
(1)大量标准视觉功能块(VF)
· 强大且极其灵活的使用;
· 自动化项目与视觉功能块的过程变量可并行通信。
(2)在熟悉的编程环境下易于使用
· 灵活图像处理;
· 所有参数可在无Automation Studio平台时进行修改, 并可保存配方在相机内。
(3)可在项目生成中检查应用的最终质量
· 通过AS内嵌HALCON库实现完整功能仿真;
· 自动通过XLS文件导出所有结果。
(4)基于深度学习的文本识别
无需训练,不受字体影响(手写或在杂乱背景中,如纹 理或反射)。
(5)各种环境下的缺陷检测
· 无需手动标定;
· 无需不良品图片,仅需少量良品即可进行训练。
(6)算法及基于HALCON深度网络
· 在常规算法上加入深度学习,以获得更好的产品质量;
· 推理硬件采用26TOPS的芯片。
贝加莱的软件能力带来的好处,主要是让工程师能够通 过快速的配置方式,构建一个集成视觉检测的自动化应用, 如机器人智能导引、缺陷识别及处理、条码识别,以及产品 即时输送、缺陷与裁切处理等,集中体现在将视觉与即时处 理的集成应用。
6广阔的应用潜能
如图6,机器视觉为人们可满足整个工厂各个环节的应用 需求,其中包括产品的物流分拣、对象识别、分拣排序、对 齐、几何检测、品质、文本/二维码识别等等。
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