近年來,隨著企業數智化轉型升級和工業4.0的推廣,機器視覺是作為人類視覺在機器上的延伸,是實現工業自動化和智能化的重要手段之一,且正在快速地進入工業生產中。根據GGII統計數據顯示,2021年我國機器視覺市場規模約為180億元,同比增長超45%。國內視覺技術已經日益成熟,作為其關鍵技術典型的智能工業相機和機器視覺系統也正在逐步發展。
智能工業相機與機器視覺系統的差異性
簡單說來,智能工業相機并不是一臺簡單的相機,而是一種高度集成化的微小型機器視覺系統。機器視覺系統其實相當于機器的眼睛,主要通過光學的裝置和非接觸的傳感器來接收和處理一個真實物體的圖像,以獲得所需信息或用于控制機器人運動的裝置。這兩者在體積大小、硬件構成、軟件技術等多方面存在差別。
1、體積
智能工業相機的體積相比于機器視覺系統小得多,它將圖像的采集、處理與通信功能集成于單一相機內,這也使得它易于安裝在生產線和各種設備上,便于裝卸和移動。
而機器視覺系統一般體積相對于智能工業相機而言大且復雜得多,其由光源、CCD或CMOS相機、圖像采集卡、圖像處理軟件儀器等構成。
2、硬件
從硬件角度比較,智能工業相機作為形成感知的關鍵角色,一般由圖像采集單元、圖像處理單元、圖像處理軟件和網絡通訊裝置等構成,經過專業人員進行可靠性設計,其效率及穩定性都較高。但是由于其硬件電路均已固定,很難進行更改,無法對不同類型產品進行調配,缺少了靈活性。
而機器視覺系統主要由相機、采集/處理卡及PC機構成。由于用戶可根據需求選擇不同類型的產品,因此,設計靈活性較大。
3、軟件
智能工業相機是一種較為通用的機器視覺產品,其軟件功能具有一定的通用性。由于智能相機已固化了成熟的機器視覺算法,用戶無需編程,就可實現條形碼讀取、OCR讀取、機器人引導和特征檢測等功能。
機器視覺系統的軟件一般可以由用戶自主開發,用戶可針對自身產品的特定應用開發適合自己的專用算法。機器視覺軟件會因為用戶的軟件研發水平和硬件支持的不同,導致由不同用戶開發的同一種應用系統的差異較大。
與任何技術一樣,智能工業相機和機器視覺系統本身都會存在一定的限制和阻礙。智能工業相機計算能力較為有限、軟件的靈活性較差,而機器視覺系統屬于非標準化產品,容易受用戶和硬件水平差異的影響。兩者相同又不同,都屬于在特定環境中更為適合地存在。
智能工業相機與機器視覺系統的發展新趨勢
系統開發人員充分利用智能傳感器以及智能工業相機來簡化開發任務,將照明、圖像傳感、視覺軟件和I/O功能集成到一個獨立的單元中。因此,智能工業相機具有小體積、多功能、易使用等特點,易于安裝在生產線和各種設備上,且便于裝卸和移動。
也正是這個原因,在過去幾年的時間里,智能工業相機的技術變得更具有挑戰性。如今,智能工業相機在各個行業推廣開來圖像處理與計算機視覺算法及應用(第2版),在多種領域都具有廣闊的應用前景。在可預見的未來,我們看到了智能相機發展的趨勢。
1、特定應用的智能工業相機,低成本和單一功能導向
智能工業相機越來越專注于特定應用和單一功能,就像傳統的光學傳感器一般,以極低的成本,適用于各行各業的生產生活中。某些工序檢測內容固定,只需要通過較少的硬件設備和軟件算法就可完成目標的工作,比如條形碼的讀取、識別某些特征是否存在等,以此在達到更高的效率的同時節省成本。
2、將模塊集成到整個系統的軟、硬件
智能工業相機系統模塊化,將光源、電源、控制模塊甚至一些傳感器集成到整個系統的軟硬件中,這樣應用起來更加方便,系統的穩定性也更高。功能模塊化與軟件變化有關,AI智能相機的進步也受到重大軟件技術突破的推動。當然圖像處理與計算機視覺算法及應用(第2版),硬件和計算能力,甚至傳感器的進步同樣也在積極助力智能工業相機的演變。
智能工業相機正在利用更多的板載智能或更智能的嵌入式技術來發展。在技術方面,智能工業相機的研發工作也總是追求更快、更容易、更經濟、更強大的機會。
在智能工業相機高質量發展的同時,機器視覺系統也進入發展快車道。未來機器視覺系統將向著以下幾點發展。
1、3D成像:
工業自動化正在推動工廠的數智化轉型升級,3D解決方案的出現也在不斷開拓新的市場。3D視覺系統可以大量識別隨機放置的部件,可以做到在不同方向和堆棧中選擇復雜的對象。
2、云端深度學習:
5G時代的到來,為機器視覺領域提供了基于云計算的能力,且使用深度學習算法可以通過訓練深度神經網絡快速地進行圖像分類和目標檢測。
3、機器人技術:
通過降低使用的復雜性,讓機器人技術和機器視覺系統在中長期內得到廣泛使用。
工業4.0離不開智能制造,智能制造也離不開機器視覺。隨著國內相關企業技術的不斷自我創新升級,智能工業相機與機器視覺系統也都得到了更大的發展,這也為整個機器視覺行業帶來了更為廣闊的市場空間。
深眸科技以機器視覺和深度學習技術為核心,在機器視覺領域快速發展,沉淀了豐富的技術儲備與強大的產品研發能力。在“中國制造2025”的戰略下,未來,深眸科技將抓住機器視覺行業發展新機遇,不斷提升相關技術,在滿足生產過程中缺陷類型迭代的同時,使缺陷檢測精度到達像素級、識別速度到毫秒級,不斷提高質檢效率,加快應用落地速度。