对机器视觉的投资在增加

发布时间：2004-08-01 Mark T. Hoske, CONTROL ENGINEERING主编

　　在今后的12个月，我们将看到在机器视觉方面会有更大量的投资，今天的机器视觉技术与以前相比，更容易安装和使用，成本更低，应用领域更广。
　　下面是一组CONTROL ENGINEERING对其读者进行E-mail/Web调查中得出的一些结论，这些被调查者表明他们有权指定，建议和/或购买机器视觉产品，这次调查是由CONTROL ENGINEERING和Reed Research Group(两者都属于Reed Business Information）于2004年1月进行的。
　　分析是基于172份回答作出的，在回答曾经指定、建议或购买机器视觉产品的人们中，74%是由于生产级的需要；34%是由于OEM的需要。与2003年4月所作的一次调查的回答相比较，与之相应的数字为61%和23%。寄回调查表的人涉及到26个行业分类，有2/3的回答是将机器视觉用于检验，列举的其他应用为代码阅读、机器人装置、测量、运动控制以及包装机械等（见表1）。

　　在评论不同的应用时，Mark Sippel（Omron Electronics公司视觉产品部经理）说：Omron为分类、分拣、发现缺陷、检查图形标志、测量零件、检测表面裂纹和划痕以及记录代码等提供通用的机器视觉和“专用检验工具”。例如，实时地旋转搜索标签或在图像中的目标位置补偿等检测硬件特征的应用，在包装、电子器件制造、汽车和制药工业中都有很多实例。在选择机器视觉产品时，对控制工程的专业人员而言，性能是最重要的因素，它和完整的解决方案（包括软件）和使用方便一起构成3个最重要的选择标准。“很多应用需要机器视觉能力，例如以2维矩阵代码作为直接识别零件的标志，这种2维矩阵代码是以点击、激光、电化学腐蚀或喷墨打印等方法形成的”，Carl Gerst (Cognex公司ID产品部门经理)这样说。直接标记零件也标为“工业ID”。“越来越多的行业，需要其产品上的系列号在它们的寿命周期长期存在，作为对此要求的响应，最近Cognex建立一个ID产品组，并从Gavitec公司那里获得机器视觉业务，从而将Cognex的专长扩展到直接阅读零件标志，推出的第一个成果产品是DataMan6400手持式标志阅读器”，Carl Gerst补充说。
　　此次的调查有一半的回答者说，他们购置机器视觉的费用在今后12个月内会增加，另外42%的回答者说，购买的费用和以前相同，与过去一年相比，持乐观的看法有所增加。那时的预计，在机器视觉方面增加投资的占33%，而在今后12个月内，约有62%预计仍保持为相同的投资。
　　经济的定价和更大范围的性能继续有助于机器视觉市场的扩展。例如，DVT公司的Legend 510（一种CMOS智能摄像机），包括软件、培训以及在线诊断支持在内的零售价格不到2000美元，Bob Steinke（DVT公司的首席执行官和董事长）肯定地说："Legend 510可处理众多的挑战性应用，而它的价格要低于今日市场可提供的任何其他的智能摄像机系统。”


　　在几个月内收回投资
　　有权确定、建设或购买机器视觉产品的回答者中，56%的回答者不认为视觉系统过于昂贵或太复杂以致不能实现。其比例与去年大致相同。“这是出乎意料的”，Keyence公司美国应用工程师Joshua P. Jelonek说，因为他预测会有更多的接受率。通过检验能力的提高，废品的减少以及消除客户的抱怨，一般在几个月内就可以收回对视觉系统的投资。
　　在过去，一套视觉系统的价格可能高达100,000美元以上，而且要花费几个月的时间进行程序编制和投入运行，然而采用目前正在兴起的技术，用户只需花费约5,000美元就可以购买一个视觉软件包，并在几天时间（而不是几个月）内调试好并投入运行。
　　“我们在视觉系统方面的3个目标”，Dan Holste（Banner Engineering公司机器视觉产品开发部门的经理）说：“是使用方便、价格适宜和性能优良。Banner公司的Presence Plus Pro 利用一个或多个视觉工具来获取和分析图像，从而达到更大、更复杂和更昂贵的视觉系统所产生的效果。”

　　有5%的回答者觉得使用困难
　　在回答者中，46%认为，投资机器视觉的最大阻力来自资金预算；14%打算优先投资于其他的自动化项目；12%投资于工程资源；8%认为已被工厂技术人员接受；7%了解视觉技术；5%觉得使用起来困难；8%有其他原因--几乎与去年的调查结果相同。Steve Geraghty（ipd公司主管）评论说：“由于上述的受资金预算的限制，这是进一步增加机器视觉应用的最大障碍，因此如Vision Appliances 和NetSight II等成本低、效率高、用户友好而且坚固、耐用的产品将继续引起所有不同规模的制造商的注目，尤其是对较小规模的制造商，即使资金预算有限，也会有机会采用机器视觉。否则，价格太贵，他们是没有能力购置的。”
　　46%的回答者表示已使用智能视觉传感器，这一数字略高于2003年调查的数字42%，其中90%报告这一年来他们所应用的传感器能满足要求。Pierantonio Boriero (Matrox Imaging 公司产品经理)指出，包括智能摄像机在内，工业应用的视觉产品有较高的集成水平。“今天，开发商和系统集成商已不能忽略在某些工业应用中，由于采用基于PC的视觉而出现的隐含成本，因而转向采用智能摄像机和视觉计算机。一旦PCI总线使基于PC的机器视觉成为可行的，系统集成商将会放弃专用硬件而宁愿采用看起来价格较低的基于PC的系统”，Boriero说：“这类视觉产品采用嵌入式处理技术，它在坚固耐用的外壳内提供如同PC机那样的性能，使它们适合于许多工业应用。”
　　由于机器视觉已在制造业领域中获得更为稳固的地位，DVT列于业务不断扩展的公司名单中。
　　该公司公布其2004年第一季度产品销售的台数，比2003年同期增加33%，“制造商正在不断地寻求利用全集成智能摄像机机器视觉的智慧，使其用于检验、导引以及质量控制”，Bob Steinke补充说。

　　连接方便
　　在回答者中，分别有73%和65%在机器视觉产品中采用RS-232和以太网TCP/IP这两种目前广泛使用的通信协议。展望明年，调查结果显示，以太网TCP/IP将是机器视觉最热门的网络。随着分布式机器视觉系统的出现，Jayson Mulliner（National Instruments公司视觉产品经理）解释：“毫不奇怪，有那么多的回答者在机器视觉产品上采用以太网，将使用方便的软件和通用的技术如以太网相结合，涌现了自治的视觉系统，这样的系统可轻松地连接工业网络和使用TCP/IP协议进行通信。除传统的机器制造商或制造业最终用户外，还有许多其他用户正在接受这种技术，随着主要设备费用的增加，以及最终用户认识到机器视觉和改进质量控制的效益，机器视觉将在所有的自动化制造环境中稳定地成为一种重要的部件。现在，机器视觉在对象确认和设计应用领域的增长还在不断提升。”
　　即使公司要削减资金预算和工资支出，采用视觉传感器也有助于满足制造过程中每一个阶段对质量的要求。ipd公司的Geraghty建议：“作为结果，机器视觉集成商和终端用户正在寻求能提供高可靠性的低成本、高效率、易于使用的解决方案。”为了满足这方面日益增强的市场需要，ipd公司推出Vision Appliances--预封装的机器视觉产品，它包含所需要的部件，以便通过简单的用户接口，在一个坚固、耐用的外壳内完成检验任务。ipd公司NetSight II集成的机器视觉系统为保证可靠性提供一系列先进的功能。
　　Mark Sippel (Omron Electronics公司视觉产品部门经理)说：“机器视觉可以通过标记或尺寸来协助产品的分类、包装；确定标记图形和文本中存在的缺陷；零件测量；找出经过修整后或机加工后的表面划痕和探测对象边缘上的碎屑；以及用于日期/批量代码报告的光学字符识别/光学字符视觉（OCR/OCV），包括字符的大小改变、倾斜度、斑点和宽度等。Omron的多摄像机提供多角度的高速图像采集以满足高速或复杂测量以及检验等不同应用的需要。”
　　在各种应用中，直接标志零件日益成为航空、汽车、国防以及电子工业的一种重要的标识手段。为了满足这方面的需要，Cognex Dataman 6400手持式阅读器提供全方位的阅读，即使是难以阅读的用于精确解码和跟踪的直接零件标志。Cognex公司说：“漫射LED照明和目标指针可以达到和激光扫描器一致的感知能力。”
　　“了解合适的应用只是事情的一方面。在选择一个系统以前，视觉系统的购买者应自问：我能在一天或更短的时间内学会这套系统的程序设计吗？这套系统能方便地集成到我的通信外围设备吗？当我陷入困境时，能否为我提供免费、快速响应的支持？”Jelonek说，这有助于消除阻碍许多现有项目的资金预算约束。
　　被调查的工程师中，有19%目前采用集成的视觉系统装置，这一数字大致与2003年4月所作的调查结果相同。在今后的12个月内，有16%的控制工程师打算在明年采用机器视觉系统集成装置。与去年相比，这个数字只有12%。
　　在2003年，有28%的回答者购买了Cognex公司的机器视觉装置。购买DVT和Keyence的机器视觉产品分别有25%的回答者，这3家公司形成机器视觉市场的3个最大的供应商，其他领先的供应商包括Banner Engineering, Omron Electronics以及National Instruments.
　　每次调查中，在过去的12个月内，回答者所购买的机器视觉产品的平均数量为13，每位回答者在过去一年内，在机器视觉方面的平均费用为131,933美元。

　　机器视觉产品
　　若需要下列产品的更详细信息,请访问下列网站。

　　工业视觉传感器
　　Cognex公司已扩展其In-Sight视觉传感器系列，增加的产品有In-Sight 5100和In-Sight 5400。这些产品可提供最佳的性能/价格比，并为机器视觉建立新的工业标准。这些视觉传感器与其他价格有竞争力的视觉传感器相比较，图像处理能力能提高3倍，而且是坚固、耐用的工业设计，Cognex公司这样说。这两种传感器都满足IEC国际标准的抗冲击和抗振动的技术规范，每秒钟可获取60个全帧。如为局部采集则能达到更高的速率。其视觉传感器包括一个Cognex视觉图像处理用的完整数据库和一些分析工具。一种独特的视觉电子数据表和In-Sight Explorer软件有助于方便地开发应用程序和进行网络管理。
　　www.cognex.com
　　Cognex公司

　　有DSP特性的代码阅读器
　　应用DSP技术的DVT智能扫描器XS，工作速率要比以往能提供的阅读器快3～8倍，它通过同时发布的免费的FrameWork软件2.7版而增强其性能。结合加强的数据矩阵阅读器和先进的灰度处理，使在beta测试中每秒能读出大于100个数据矩阵--据说，其有读出以激光、喷墨或点阵技术打印的，即使是严重模糊的代码的能力。可读出的代码包括：7种RSS码，USS128组合码，UPC/EAN（通用产品代码/欧洲商品编码）组合码，Planet码，Micro PDF以及截断的PDF。添加的阅读器性能还包括分级的条形码Code39, Code93，Codabar以及5中取2的编码。
　　www.dvtsensors.com
　　DVT公司

　　最小的数字摄像机
　　Keyence CV-2100是最新的高速数字机器视觉技术。该公司声称，这是一种独特的自治性视觉系统，它将最小的工业级数字摄像机与无可比拟的性能和灵活度相结合。屏幕上的统计处理和据说是世界上最简单的用户接口（不需要PC机）允许快速集成而不必投入高的成本（因为没有生产时间的损失）。检验速率最高达20000个零件；重复精度为+/-0.05个像素。
　　www.keyence.com
　　Keyence公司

　　简化用于视觉系统的照明
　　Omron和CCS America合作，为Omron公司的F系列视觉传感器提供CCS智能照明适配器（ILA）、照明装置、电源以及范围广泛的可控LED照明，而且装配、更换都很方便。通过将CCS ILA插入到Omron的F系列摄像机和只需一个CCS PD系列数字电源从而节省安装时间。可从200多种CCS LED照明器件进行选择，并将所选择的器件和电源相连接。使用F系列控制器的软件来设定光强和照明角度。设定值保存在软件，可重复使用以加速检验不同产品时的转换过程。每种照明有64个光强等级，每个摄像机最多有4种可控制的照明。
　　www.info.omron.com/products-lights.shtm
　　Omron Electronics公司

　　比“智能摄像机”更智能
　　National Instruments公司声称，该公司经过优化的高性能小型视觉系统CVS-1455可用于任何的检验任务，提供相当于智能摄像机3倍的功能度。与2003年7月推出的NI CVS-1454相比较，图像处理能力几乎大一倍，存储器容量增加3倍，从而提高了视觉检查应用系统的吞吐量。使用3个IEEE 1394（FireWwire）端口，CVS-1455可提供多台智能摄像机的行为特性和功能度。其应用范围包括精密装配的导引和高速包装的检验，高达每秒1,436百万条指令，因此它不需要采用单独的处理单元，从而节省了时间和金钱。它配置有128MB非易失性的内装flash存储器--为典型智能摄像机存储器容量的8倍--适合离线质量控制分析用的图像存储，它有29个数字量I/O。。
　　www.ni.com
　　National Instruments公司

　　360°全方位检测低成本视觉传感器
　　BANNER公司新推出的PresencePLUS P4 GEO视觉传感器易于进行物品的特征检测而无需考虑其在视场内的方位，省去了昂贵复杂的机械定位装置。BANNER PresencePLUS系列产品统一兼容于公司目前被市场公认的设置软件，其直观的界面使只懂计算机基础知识的人也能很容易的进行检测设置。P4 GEO具有独体的工厂环境适用性。远程示教功能使其在无需停止生产线或连接计算机便可待检新特性的学习，在生产运行的过程中完成新检测的设定。内置的动态视频输出令使用者无需连接计算机便可实时观测传感器的检测过程及未通过检测的物品图像。P4 GEO具有 10/100M网口、RS232串行口和开关量输出接口，可方便的集成入机器或工厂网络。P4 GEO兼有视觉传感器的功能和标准光电传感器的易用性。现在，用户可在机器和生产线上之前应用视觉传感器不现实的场合采用BANNER PresencePLUS P4 GEO。P4 GEO 一般可实现每分钟1500件的部件检测，最高可进行6000件/分钟部件检测。。
　　www.bannerengineering.com/prp4geo
　　Banner Engineering公司

　　全球机器视觉市场增长
　　据ARC Advisory Group的资料，在世界范围内用于制造业的通用机器视觉市场的规模，今后几年预计将以8.9%的复合年增长率增长。包括硬件、软件和服务在内的市场规模以百万美元计为：
　　2001年    861.8;
　　2002年    892.8;
　　2003年    969.6;
　　2004年    1,083.5;
　　2005年    1,199.6;
　　2006年    1,319.4。
　　ARC认为：增长的原因来自提高质量，产品一致性，降低生产成本，提高库存量的准确性，汇集更多的数据以及提高产品可靠性方面的需要，此外，智能摄像机和带有先进联网功能的视觉传感器也将促进机器视觉市场的扩大（根据ARC的报告）。ARC建议，视觉系统的供应商应形成联盟以利于在全球的扩展；将产品管理与机器视觉解决方案相结合；将制造商转变成用户（销售更多的产品）；以及提供方便的企业集成。