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　　在不久之前,設計質量控制系統的工程師還不得不在若干種檢驗選項中做出選擇,沒有一種完全令人滿意。
　　這些選項包括昂貴的單用途視覺系統,多陣列低功能光電傳感器,以及易受疲勞和精力不集中影響的人眼檢驗。然而,如今最先進的視覺傳感器正將傳統方法的最佳性能與史無前例的速度、精確度、尺寸及成本優勢相結合。
　　本文將比較各類傳感選項的功能,并證明為什么視覺傳感成為工業傳感器市場中增長最快的領域。
　　視覺傳感的基本原理
　　光電傳感器包含一個光傳感元件,而視覺傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數以千計的像素。圖像的清晰和細膩程度通常用分辨率來衡量,以像素數量表示。Banner 工程公司提供的部分視覺傳感器能夠捕獲 130 萬像素。因此,無論距離目標數米或數厘米遠,傳感器都能“看到”十分細膩的目標圖像。
　　在捕獲圖像之后,視覺傳感器將其與內存中存儲的基準圖像進行比較,以做出分析。例如,若視覺傳感器被設定為辨別正確地插有八顆螺栓的機器部件,則傳感器知道應該拒收只有七顆螺栓的部件,或者螺栓未對準的部件。此外,無論該機器部件位于視場中的哪個位置,無論該部件是否在 360 度范圍內旋轉,視覺傳感器都能做出判斷。
　　視覺傳感器的優勢
　　在可用的檢驗備選方案中,即視覺系統、光電傳感器、人工檢驗,以及視覺傳感器,視覺傳感器通常因其精確性、易用性、豐富功能及合理成本而成為最佳選擇。
　　隨著各行業競爭越來越激烈,利潤率逐漸變小,制造商無法承受因瑕疵產品造成的高廢品率。因此,為在產生高昂成本之前檢測出問題,制造商正將檢驗工作融入整個制造過程。
　　◆ 視覺系統與視覺傳感器之比較
　　復雜的視覺系統是一項成熟的技術,可執行細致的自動檢驗。但是,復雜性和高成本妨礙了其在許多行業中的應用,其價格通常從 5000 美元至 50000 美元以上。這些復雜的視覺系統需要一個或多個攝像頭、定制軟件以及一臺計算機。它們往往需要聘請外部視覺顧問來設計、集成和安裝系統。
　　此外,鑒于此類系統的專用性,無法將它們輕松地改作它用。這些復雜的系統通常要求持續的專業支持。
　　盡管對復雜視覺系統的需求仍然存在,但是更廉價、更容易使用的視覺傳感器的推出,為一些工業應用提供了性價比更佳的解決方案。此外,由于視覺傳感器更小、更易使用,制造商會更頻繁地在檢驗和校驗應用中采用視覺解決方案。視覺傳感器在工廠自動化的品質提高及生產效率改進方面功不可沒。
　　◆ 光電傳感器與視覺傳感器之比較
　　與光電傳感器相比,視覺傳感器賦予機器設計者更大的靈活性。以往需要多個光電傳感器的應用,現在可以用一個視覺傳感器來檢驗多項特征。視覺傳感器能夠檢驗大得多的面積,并實現了更佳的目標位置和方向靈活性。這使視覺傳感器在某些原先只有依靠光電傳感器才能解決的應用中受到廣泛歡迎。在傳統上,這些應用還需要昂貴的配件,以及能夠確保目標物體始終以同一位置和姿態出現的精確運動控制。
　　此外,由于一個基本視覺傳感器的成本僅相當于數個具有較貴配件的光電傳感器,因此價格已不再是問題。
　　視覺傳感器為應用的切換提供了無與倫比的靈活性。例如,生產工序的切換（從單份裝酸奶切換成冰淇淋桶）可能僅需數秒鐘,并且可遙控完成。附加的檢驗條件可輕松地添加到此應用中。
　　◆ 人工檢驗和視覺傳感器之比較
　　無論工廠自動化有何進步,許多檢驗仍用肉眼來完成。但是,在大多數應用中,視覺傳感器的許多優勢非手動檢驗流程所能及。視覺傳感器能夠以高得多的速度工作；以低得多的成本執行重復、多次、一致的檢驗。
　　不斷擴展的應用范圍
　　視覺傳感器的低成本和易用性已吸引機器設計師和工藝工程師將其集成入各類曾經依賴人工、多個光電傳感器,或根本不檢驗的應用。視覺傳感器的工業應用包括檢驗、計量、測量、定向、瑕疵檢測和分撿。以下只是一些應用范例：
　　◆ 在汽車組裝廠,檢驗由機器人涂抹到車門邊框的膠珠是否連續,是否有正確的寬度。
　　◆ 在瓶裝廠,校驗瓶蓋是否正確密封、裝灌液位是否正確,以及在封蓋之前沒有異物掉入瓶中
　　◆ 在包裝生產線,確保在正確的位置粘貼正確的包裝標簽
　　◆ 在藥品包裝生產線,檢驗阿斯匹林藥片的泡罩式包裝中是否有破損或缺失的藥片。
　　◆ 在金屬沖壓公司,以每分鐘逾150片的速度檢驗沖壓部件,比人工檢驗快13倍以上。
　　結論：對于視覺傳感器而言,這是一個激動人心的時刻。曾經需要大量專業知識的技術,現在變得經濟、易用。采用該技術的未來產品開發將繼續此趨勢�，F在的挑戰是如何讓各個行業意識到視覺傳感器在所有制造領域的潛力,其中包括質量控制、測量和檢驗流程。
　　機器視覺提高質控效率
　　對于工廠自動化和過程自動化,機器視覺是實現真正意義的自動的基礎和一種重要的質量控制的手段。以下是歐姆龍對國內機器視覺市場的一些看法。
　　機器視覺,顧名思義就是使用機器的自動化方法,實現類似人類視覺（眼睛+視覺神經中樞+視覺神經細胞）的功能。對于工廠自動化和過程自動化,機器視覺是實現真正意義的自動的基礎和一種重要的質量控制的手段。
　　如果用最簡單的一句話概括機器視覺系統的構成,就是由鏡頭,像機和控制器構成的機器視覺替代人工,根據物體在一定環境下得到的畫面進行尺寸,缺陷,種類,匹配,文字等各種參數的測量和判別。幫助客戶提高生產效率,減少人工這一自動化領域的不確定因素對產品品質的影響。
　　對于機器視覺的整個產業鏈來說,目前國內的情況有些特別。在供應商方面,因為絕大多數是國外廠家,存在一個對國內市場,國內文化了解的問題。大家都看到了國內經濟的高速發展,但可能這個發展的促進因素和國外的情況不同,這也是他們短時間內沒辦法完全理解的。相信目前國內的銷售現狀離大多數供應商的希望還有一段距離,即使像OMRON這樣,進入中國市場二十多年,近些年的機器視覺都在高速增長,但目前的市場銷售額還是遠遠沒法和日本相比。
　　至于用戶這一端,最大的問題在于對機器視覺的不了解,當然這也有國內特殊情況的原因,就是國內的勞動力成本和機器視覺初期投資的對比情況�；蛘呤菍τ谛碌漠a品或解決問題的方法不了解,或者是對這個新方法和傳統人工的對比不太清楚。這需要供應商多做推動。
　　對于用戶和供應商之間的橋梁——集成商,同樣也是對機器視覺缺乏了解,不知道除了機械,普通傳感器以外還有一個方法就是通過畫面/圖像來做一些判斷。國內系統集成商也非常缺乏,而國內廠家的自制設備比例太低,這也是一個短時間內無法解決的問題。
　　機器視覺的初期投資在國內勞動力成本較低的大背景下無疑是每一個準備購買的人需要考慮的問題,這也給機器視覺系統提出了更高的要求,無論是價格還是性能�；�于以上的認識,業內人士建議,在這一新產品的成長階段,早期的市場培育,客戶培育,或者說系統集成商的培育是非常重要的。所以我們花了許多時間在機器視覺基礎知識的培訓上,希望第一步做到讓更多的人知道機器視覺,知道它的基本原理。
　　機器視覺的未來是非常樂觀,也是充滿信心的。相信在不斷提高自己的前提下,隨著國內自動化程度的提高,整個社會對產品質量要求的提升,制造業對生產效率要求的提升,機器視覺這個新產品,新概念也會深入人心。
　　就像現在的自動化強國當初經歷過的這些階段一樣,在更大的市場上也會有更大的成績。所以說OMRON相信機器視覺的未來是光明的,道路也是漫長的。至于到具體的時間,可能要5年,也可能只要3年,或者更短,因為國內的發展一旦起步,速度將是驚人的。
　　編后記：當前中國的食品和包裝機械的一個突出問題是新產品開發周期長,模仿多,新的創意少,這不僅與設計人員的知識水平有關,也和相關行業的發展有關。
　　國際先進的作法是將各種機器元素以數據庫形式存入計算機,再把圖紙數字化后輸入計算機,由計算機自動合成三維模型,接著將過去曾經發生過的生產線故障輸入計算機,計算機即可演示實際工況,在用戶面前根據需要進行修改。計算機合成速度快,修改工作迅速方便,如果用戶的某些要求達不到,計算機也會告訴你,以免除以后的糾紛。這種由計算機完成的仿真技術,大大縮短了包裝機械（生產線）的設計周期,客戶的滿意度也大大提高。
　　當然,這種仿真技術的應用亦提醒包裝機械的制造按照部件的功能要先進行模塊化,各部件有統一接口,各模塊之間可以自由組合。這樣可以變包裝機械的單件小批生產為各種模塊的批量生產,以降低生產成本。即使不是生產線而是單個機器,模塊式組合也可以縮短設計及制造周期,降低生產成本。而模塊化又可以使非標準零件走向標準化,使用戶排除故障方便快捷,也就降低了用戶的運行成本。

　　有從一整幅圖像捕獲光線的數發千計像素的能力,圖像的清晰和細膩程度常用分辨率來衡量,以像素數量表示,邦納工程公司提供的部分視 覺傳感器能夠瞧捕獲130萬像素,因此,無論距離目標數米或數厘米元,傳感器都能“看到”細膩的目標圖像,視覺傳感 器應用其本要素是掌握如何應用視覺傳感器的兩個關鍵點的照明和軟件工具。
　　視覺傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數以千計的像素。圖像的清晰和細膩程度通常用分辨率來衡量,以像素數量表示。Banner 工程公司提供的部分視覺傳感器能夠捕獲 130 萬像素。因此,無論距離目標數米或數厘米遠,傳感器都能“看到”十分細膩的目標圖像。
　　在捕獲圖像之后,視覺傳感器將其與內存中存儲的基準圖像進行比較,以做出分析。例如,若視覺傳感器被設定為辨別正確地插有八顆螺栓的機器部件,則傳感器知 道應該拒收只有七顆螺栓的部件,或者螺栓未對準的部件。此外,無論該機器部件位于視場中的哪個位置,無論該部件是否在 360 度范圍內旋轉,視覺傳感器都能做出判斷。

　　全新的PresencePLUSProTM能夠以超低價格解決各種視覺檢測應用難題。此視覺傳感器生產和組裝產生一些缺陷,這就會涉及到各種各樣的檢查、測量和零件識別應用,例如汽車零配件尺寸檢查和自動裝配的完整性檢查等,而當今企業之間的競爭中的“零缺陷”要求已經不允許哪怕是0.1[%]的缺陷存在。因此,如何及時發現并消除產品缺陷,降低生產成本,成為汽車制造業企業關注的一個問題。新型的基于CCD相機的全功能視覺檢測傳感器PresencePLUSProtm應運而生,它通過抓取圖像并使用一個或多個視覺工具來進行分析并給出判斷結果。視頻輸出、示教工具以及特別低的價格是它最大的優勢。
　　PresencePLUSProtm具有非常友好的用戶界面,可替代多只普通的傳感器,安裝調整也更加簡便。它可在設定的范圍內捕捉256級灰度圖像,并轉變為黑色及白色像素,根據參考像素值判斷被測圖像為“PASS或“FAIL。
　　PresencePLUSProtm具有以下特點：
　　1、功能強大,具有兩種可補償工件移動和旋轉的定位工具、五種有圖像分析功能的視覺工具以及兩種用于測量或評估視覺工具檢測的結果的分析工具,可替代昂貴的視覺系統出色地解決特定的檢測應用；
　　2、自動示教或用戶自行設置：可直接照明被測物,調節攝像頭焦距,選擇檢測功能及分析方法,檢測的公差可通過示教或手動進行設置；
　　3、簡單的安裝及操作使用：可通過PC機設置,可同時進行多次數據的檢測,并隨著被測物的移動及旋轉自動進行調整,無需另外使用夾具；
　　4、全內置Ethernet以太網及靈活的I/O接口和分離的視頻輸出允許用戶進行實時視頻輸出。
　　為使定購簡單化,PresencePLUSProtm系統提供了完整的套件,包括單一傳感器應用所必要的每一組件。所有套件包括一個傳感器、8/12/16mm的鏡頭、2/5/9m電纜、可見紅色光源和基座式安裝支架。特別套件也包括與WindowsPC相連的串口電纜,且帶有關于PresencePLUSProtm軟件的免費CD-ROM。
　　以下是PresencePLUSProtm的一些應用舉例：
　　1、多工件定位
　　PresencePLUSProtm視覺系統配合LCF16LT鏡頭、高頻熒光燈光源及PLC提供的觸發信號,可進行汽車儀表板裝配件上的泡沫塑料片及塑料螺母的到位及定位檢測。高頻熒光燈自上向下照明被測物,PresencePLUSProtm運用像素檢測工具、目標物工具、邊緣工具等來檢測泡沫塑料墊片及塑料工件的到位、方向及定位。
　　2、空氣壓縮機密封環的裝配檢測
　　正確安裝時,密封環可在工作表面前后移動,因此,PresencePLUSProtm在確定方向前使用定位工具確認工件的位置,觸發信號觸發時進行圖像捕捉,系統分析圖像確認工件是否正確。
　　如果工件方向錯誤,PresencePLUSProtm使用邊緣工具將無法確認預設的邊緣,隨即警告操作者。
　　3、汽車門板密封膠均勻度檢測
　　汽車生產中,當機械手在汽車門板涂抹密封膠后,門板移動至檢測位置,兩套PresencePLUSProtm傳感器安裝于門板位置上方,自上而下檢測密封膠。高頻熒光燈要自上而下照明被測物,使用定位工具找到門板邊緣,然后使用多邊及目標物工具監控密封膠的寬度、位置及連續性。