解讀機器視覺及其技術的發展趨勢

隨著現代工業自動化生產中涉及到的各種各樣的檢查、測量和零件識別的應用，以及連續大批量的生產、對產品外觀質量要求非常高的加工制造應用的不斷增多、要求不斷精確的情況下，很多時候這些工作不能夠靠人工檢測來完成。這時人們開始考慮把計算機的快速性、可靠性、結果的可重復性，與人類視覺的高度智能化和抽象能力相結合，由此產生了機器視覺。那么機器視覺到底可以代替人類做什么？它又是怎樣的一個概念，如何工作的呢？它的市場前景到底有多大。帶著這一系列問題，中國工控網采訪到了NI公司市場技術工程師朱君小姐。
市場技術工程師June

中國工控網：請問什么是機器視覺，其應用領域情況如何？
June：一般來說，機器視覺就是用機器代替人眼來做測量和判斷。機器視覺系統是指通過機器視覺產品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號；圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。
機器視覺伴隨計算機技術、現場總線技術的發展，技術日臻成熟，已是現代加工制造業不可或缺的產品，廣泛應用于食品和飲料、化妝品、制藥、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車制造等行業。機器視覺極適用于大批量生產過程中的測量、檢查和辨識，如：零件裝配完整性，裝配尺寸精度，零件加工精度，位置/角度測量，零件識別，特性/字符識別等。其最大的應用行業為：汽車，制藥，電子與電氣，制造，包裝/食品/飲料，醫學。

中國工控網：NI長期以來就一直有機器視覺產品——包括硬件/軟件/驅動程序，請系統介紹一下NI的機器視覺產品。
June：NI公司的圖像采集（Machine Vision 機器視覺）產品將視覺功能帶入了虛擬儀器。近年來計算機技術不斷進步，使得圖像采集成為一種廣為使用的測量數據來源。我們的機器視覺產品是圖像采集與分析系統的完整解決方案。圖像采集的應用范圍可以從實驗室可視化到生產線上的產品檢驗。而NI公司的數據采集（DAQ）、PXI、GPIB、VXI、運動控制以及工業自動化產品，都能完美地集成到圖像采集應用中。
同時，機器視覺產品在設計時已考慮到與NI的DAQ和運動控制產品配合使用。
IMAQ硬件有RTSI或PXI觸發總線，都是為共享板上的定時信號而設計。DAQ板卡的觸發和定時信號能觸發IMAQ硬件開始采集圖像，并與數據采集動作保持同步。

中國工控網：2003年11月4日，NI推出 COMPACT VISION SYSTEM（CVS-1455），與NI以前視覺產品相比其顯著特點是什么？NI是基于怎樣的需求推出的此款產品？這款產品似乎有別于NI其它產品，不只是單一的產品/技術的提供，更是一個解決方案的提供，請問這是出于怎樣的考慮。
June：較之去年7月問世的NI CVS-1454系統，它還成倍增加了處理功能，并將存儲量提高了3倍。
全新的NI CVS-145x系列Compact Vision System（緊湊型視覺系統）將LabVIEW Real-Time（實時）性能擴展到一個全新的、牢固的機器視覺工具包中，這一工具包能夠經受機器人控制、自動化測試以及工業檢測等系統中的惡劣環境。NI CVS-145x系統為用戶帶來前所未有的I/O性能和網絡連接功能，用于分布式機器視覺應用。該系列產品使用火線(IEEE 1394)技術，可與40余種功能齊全、性能良好且價格優惠的攝像頭兼容使用。此外，用戶可以將多達3個攝像頭連接到一個CVS-145x系統，從而極大地減少了您的開發成本。同時，也可以將CVS-145x系統與NI Compact FieldPoint的工業測量和控制功能集成起來。用戶可以使用Vision Builder for Automated Inspection快速地配置機器視覺應用來為CVS-145x系統編程，或使用LabVIEW和視覺開發模塊編寫應用程序。
NI時刻以用戶的需求為出發，為各個領域的工程師和科學家們帶來性價比合理的高精度測量硬件、幫助縮短開發時間的高集成性測量軟件，以及優質、專業的售后技術支持。正如上面我所說的此次NI推出的該款緊湊型視覺系統是為了將LabVIEW Real-Time（實時）性能擴展到一個全新的、牢固的機器視覺工具包中，同時NI在致力于采用最新的科技發展、為用戶帶來高性能的數據采集硬件的同時，盡可能地為用戶著想，節省成本。而節省成本的根本是不可能通過某單個產品或模塊而實現的，是要通過例如包括系統配置、開發時間、校準方面的投資等綜合因素考慮的，NI此次的考慮是希望將NI的軟件結合NI的硬件，在最大限度上為用戶提供高性能、低成本的解決方案。也希望用戶通過使用NI的產品可以解決工作中帶來的眾多困難和問題，從而更充分地體會和感受使用NI產品的益處及樂趣。

中國工控網：NI如何看待機器視覺發展，是否認為機器視覺應用需求已進入高速增長階段；請簡述一下機器視覺面臨哪些需求，其市場現狀及前景。
June：我們覺得運動和視覺會越來越趨于依靠PC技術，并且與數據采集等其他控制和測量的集成會更緊密，這是一個不斷增長的趨勢。同時，這與虛擬儀器的發展趨勢也相當吻合。NI的機器視覺是一種基于PC的工具，所以產品本身就具有現成即用的最新PC技術所帶來的各種優勢。NI一直以來就是基于PC的機器視覺領域的領導者，為用戶提供各種軟硬件產品，可應用于檢測汽車零部件、驗證藥品包裝和工業應用等諸多領域，提供解決方案。
隨著產品從設計到生產的時間要求越來越短，更多的廠商們在為測試測量尋找自動化的解決方案，其中就包括機器視覺的部分。通過將機器視覺集成到測試系統，廠商們不但可以消除由人工操作所帶來的失誤，同時還可以大大提高生產率。隨著機器視覺技術自身的成熟和發展，可以預計它將在現代和未來制造企業中得到越來越廣泛的應用。

中國工控網：目前機器視覺產品有多種構成模式（相機+PC+板卡+軟件；相機+嵌入式系統；全集成系統，如西門子）；請問NI的機器視覺產品是哪種模式？提供的是整個視覺系統中哪部分？
June：典型的視覺系統一般包括如下部分：光源、攝像頭、圖像采集硬件、圖像分析軟件和運動控制產品。NI可以提供除了光源和攝像頭以外的各種軟硬件產品。 在此需要強調的是NI提供的視覺系統中的這些產品具有很好的兼容性，可與視覺系統中其他品牌的產品很好的連接使用。

中國工控網：請您談談機器視覺應用對加工制造業的意義。
June：機器視覺系統的特點是提高生產的柔性和自動化程度。在一些不適合于人工作業的危險工作環境或人工視覺難以滿足要求的場合，常用機器視覺來替代人工視覺；同時在大批量工業生產過程中，用人工視覺檢查產品質量效率低且精度不高，用機器視覺檢測方法可以大大提高生產效率和生產的自動化程度。而且機器視覺易于實現信息集成，是實現計算機集成制造的基礎技術。
機器視覺在工業在線檢測的各個應用領域十分活躍，如：印刷電路板的視覺檢查、鋼板表面的自動探傷、大型工件平行度和垂直度測量、容器容積或雜質檢測、機械零件的自動識別分類和幾何尺寸測量等。此外，在許多其它方法難以檢測的場合，利用機器視覺系統可以有效地實現。機器視覺的應用正越來越多地代替人去完成許多工作，這無疑在很大程度上提高了生產自動化水平和檢測系統的智能水平。

中國工控網：請談談對中國工控網開通機器視覺頻道的評價。
June：首先在此我代表NI公司及業內所有的工作人員對中國工控網的機器視覺頻道開通表示祝賀！機器視覺在各行各業的應用越來越廣泛，關注這一領域的工程師和技術人員也日益增長。此時能夠在業界享有較高評價的中國工控網看到該專業頻道，了解各個公司的產品信息、技術動態，對于很多專業人士而言是非常有益的。同時中國工控網能夠站在工控及自動化行業的前沿，發現新技術、捕捉新視點，為工控及自動化技術和產品的推廣做出了很大貢獻，也為業內眾多企業的市場推廣做了很多工作，希望這個欄目在一個高起點上越辦越好！