撥云見日：如何挑選一款“好”的機(jī)器視覺產(chǎn)品

?china2口口GNE口口GNEX1.前言2.挑選第一步：明確應(yīng)用需求和場(chǎng)景3.挑選基本功：評(píng)估硬件性能4.挑選進(jìn)階技巧：是否具有HDR+功能5.挑選進(jìn)階技巧：基于規(guī)則還是基于AI6.挑選進(jìn)階技巧：是否易于設(shè)置和開發(fā)7.挑選進(jìn)階技巧：考慮總擁有成本8.總結(jié)今天，機(jī)器視覺已經(jīng)成為了自動(dòng)化系統(tǒng)重今天，機(jī)器視覺已經(jīng)成為了自動(dòng)化系統(tǒng)重要的組成部分之一。作為一類可以助力自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)組件、產(chǎn)品、圖案、條碼等視覺對(duì)象進(jìn)行查看、識(shí)別及檢測(cè)的產(chǎn)品，機(jī)器視覺正成為越來(lái)越多工業(yè)用戶提質(zhì)增效、減少浪費(fèi)的得力幫手。在工業(yè)生產(chǎn)線上，它不僅可以高效地對(duì)零件和產(chǎn)品進(jìn)行細(xì)致檢查，大幅提升自動(dòng)化流程的效能與靈活性，還能為自動(dòng)化設(shè)備提供“眼睛”，使其能夠準(zhǔn)確定位并識(shí)別對(duì)象，以及采集信息，從而幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)流程、提升整體效能。伴隨著這樣的技術(shù)趨勢(shì)，近年來(lái)市場(chǎng)上也涌現(xiàn)出了越來(lái)越多不同規(guī)格、型號(hào)的機(jī)器視覺產(chǎn)品供廣大用戶選擇。那么，如何選擇一款最適合您需求的機(jī)器視覺產(chǎn)品，幫助您打開一扇嶄新的質(zhì)量與效率之門呢？在這本白皮書里，我們將以康耐視推出的In-Sight3800系列一體化視覺系統(tǒng)為例，為您闡述選擇機(jī)器視覺產(chǎn)品時(shí)的一系列要點(diǎn)，希望為您帶來(lái)有益的啟迪。4要選擇最適合您需求的機(jī)器視覺系統(tǒng)，首先需要明確您的應(yīng)用需求和場(chǎng)景，并根據(jù)這些信息來(lái)決定使用哪種類別的視覺系統(tǒng)。例如，線掃描相機(jī)適合應(yīng)用于連續(xù)檢測(cè)應(yīng)用；面陣掃描是大多數(shù)機(jī)器視覺系統(tǒng)的工作類型，這類系統(tǒng)既可用作簡(jiǎn)易的單用途傳感器，也可以用于功能更加全面的系統(tǒng)；而三維視覺系統(tǒng)增加了圖像深度，有時(shí)會(huì)使用激光來(lái)測(cè)量距離和計(jì)算深度。此外，從行業(yè)的需求特點(diǎn)出發(fā)，有的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)于一些特定的參數(shù)尤其提出了高要求。例如，在一些高速的生產(chǎn)線中，視覺系統(tǒng)需要每分鐘對(duì)上千個(gè)甚至更多的零件進(jìn)行可靠檢測(cè)。這樣的高要求，同樣是選擇視覺系統(tǒng)必須考慮的重要因素。在這方面，康耐視推出的In-Sight3800系列一體化視覺系統(tǒng)，可以憑借多樣化的功能和強(qiáng)大的性能，滿足各種各樣的視覺需求，并展現(xiàn)出高速、高分辨率、高靈活性等一系列突出優(yōu)勢(shì)。作為一款先進(jìn)的視覺系統(tǒng)，In-Sight3800為自動(dòng)化檢測(cè)提供了功能強(qiáng)大且易用的解決方案。它內(nèi)嵌了一整套強(qiáng)大的基于規(guī)則的工具和創(chuàng)新的邊緣學(xué)習(xí)技術(shù)，從而能夠滿足從缺陷探測(cè)、裝配驗(yàn)證到字符讀取等一系列智能制造過(guò)程中的應(yīng)用需求。In-Sight3800最高可以實(shí)現(xiàn)每分鐘2500件的檢測(cè)速度，搭配全面的檢測(cè)功能和算法，從而完美地滿足食品、飲料及包裝消費(fèi)行業(yè)的各項(xiàng)需求。例如，對(duì)于食品和飲料制造商而言，不僅需要在消費(fèi)需求的增長(zhǎng)之下提高產(chǎn)量和效率，還需要確保產(chǎn)品的高質(zhì)量和低耗費(fèi)，并通過(guò)提升整個(gè)流程的可追溯性以保障食品安全，并符合嚴(yán)格的監(jiān)管規(guī)定。作為工藝較為類似的行業(yè)，包裝消費(fèi)行業(yè)的制造商同樣面臨著類似的挑戰(zhàn)。面對(duì)這一類典型需求，In-Sight3800非常適合依托在高速視覺檢測(cè)方面的特長(zhǎng)，在這些應(yīng)用場(chǎng)景中充分發(fā)揮價(jià)值，從而為用戶帶來(lái)提質(zhì)增效、提升可追溯性以及減少浪費(fèi)等收益。IIn-Sight3800可以承擔(dān)的典型功能包括：準(zhǔn)確計(jì)數(shù)貨盤中的物品，以確保正確控制配份量，以及流程或庫(kù)存控制的準(zhǔn)確性；確保灌裝液位保持一致，符合顧客預(yù)期；檢測(cè)標(biāo)簽缺陷，如氣泡、撕破、褶皺等；檢測(cè)和消除食品產(chǎn)品中的異物，以避免發(fā)生產(chǎn)品召回事故；識(shí)別不正確的密封，以保障食品和飲料產(chǎn)品的安全性；利用高速OCR讀取驗(yàn)證食品產(chǎn)品上基于文本的批代碼，以及準(zhǔn)確讀取瓶身、罐頭等曲面上的文本和代碼，以確保可追溯性；驗(yàn)證包含多個(gè)組件的產(chǎn)品是否正確裝配，例如吸管或餐具；按顏色識(shí)別相似產(chǎn)品，更方便地進(jìn)行分組；引導(dǎo)機(jī)器人精確拾放產(chǎn)品以進(jìn)行紙箱包裝。6口口GNE口口GNEX盡管市場(chǎng)上大多數(shù)視覺系統(tǒng)都提供類似的硬件組合，但對(duì)于用戶而言，對(duì)視覺系統(tǒng)的每個(gè)組件還是需要結(jié)合自身的需求“精挑細(xì)選”，并確保組件之間能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫協(xié)作。機(jī)器視覺系統(tǒng)通常分為相機(jī)、光源、鏡頭、圖像采集卡、視覺處理系統(tǒng)等五個(gè)部分。相機(jī)：相機(jī)是機(jī)器視覺系統(tǒng)中的核心部件，它負(fù)責(zé)采集圖像并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。根據(jù)不同的應(yīng)用需求，可以選擇不同類型的相機(jī)，如CMOS相機(jī)、CCD相機(jī)等。CMOS相機(jī)具有低功耗、高速傳輸和寬動(dòng)態(tài)范圍等特點(diǎn)，而CCD相機(jī)則能提供很好的圖像質(zhì)量和抗噪能力。相機(jī)的選擇需要根據(jù)系統(tǒng)的分辨率、幀率、接口類型等因素進(jìn)行綜合考慮。在選型時(shí)，按照以下步驟進(jìn)行：1.根據(jù)需求和成本選擇圖像傳感器型號(hào)：CCD還是CMOS；2.根據(jù)目標(biāo)的要求精度，選擇合適的分辨率。例如，對(duì)于視野大小為10*10MM的場(chǎng)合，要求精度為0.02MM/PIXEL，則當(dāng)方向上分辨率=10/0.02=500。3.若被測(cè)物體為運(yùn)動(dòng)物體，需要選擇幀數(shù)較高的工業(yè)相機(jī)。鏡頭：鏡頭用于將被測(cè)物成像到相機(jī)的靶面上，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。鏡頭的選型主要考慮呈像的視距，以及相機(jī)的像素?cái)?shù)、像元尺呈像的視距，以及相機(jī)的像素?cái)?shù)、像元尺寸、放大倍率等因素。鏡頭與相機(jī)一般是配套的，選擇合適的鏡頭對(duì)于確保圖像的清晰度和準(zhǔn)確性至關(guān)重要。工業(yè)鏡頭的選擇要點(diǎn)：1、視野范圍、光學(xué)放大倍數(shù)及期望的工作距離：在選擇鏡頭時(shí)，我們會(huì)選擇比被測(cè)物體視野稍大一點(diǎn)的鏡頭，以有利于運(yùn)動(dòng)控制。2、景深要求：對(duì)于對(duì)景深有要求的項(xiàng)目，盡可能使用小的光圈；在選擇放大倍率的鏡頭時(shí)，在項(xiàng)目許可下盡可能選用低倍率鏡頭。如果項(xiàng)目要求比較苛刻時(shí)，傾向選擇高景深的尖端鏡頭。3、芯片大小和相機(jī)接口：例如2/3''鏡頭支持最大的工業(yè)相機(jī)耙面為2/3''，它是不能支持1英寸以上的工業(yè)相機(jī)。4、注意與光源的配合，選配合適的鏡頭。5、可安裝空間：在方案可選擇情況下，更改設(shè)備尺寸是不現(xiàn)實(shí)的。光源：光源是機(jī)器視覺系統(tǒng)中不可或缺的部分，它為視覺系統(tǒng)提供足夠多的亮度，確保圖像采集的清晰度和準(zhǔn)確性。常見的光源設(shè)備包括可調(diào)節(jié)燈、LED燈、高功率激光燈等。光源的好壞直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果，因此需要根據(jù)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例選擇相應(yīng)的視覺光源，以達(dá)到最佳效果。圖像采集卡：圖像采集卡是機(jī)器視覺系統(tǒng)中的一個(gè)重要部件，它負(fù)責(zé)將相機(jī)輸出的模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以處理的信號(hào)。比較典型的有PCI采集卡、1394采集卡、VGA采集卡和GIGE千兆網(wǎng)采集卡等。選擇合適的圖像采集卡可以確保圖像的實(shí)時(shí)傳輸和處理。8 口口GNEX在生產(chǎn)制造步入信息化時(shí)代的今天，用戶也必須認(rèn)真考慮機(jī)器視覺系統(tǒng)的通信協(xié)議類型。自動(dòng)化制造中使用的協(xié)議種類繁多，例如通過(guò)直接連接發(fā)送的簡(jiǎn)單開/關(guān)信號(hào)、包括EtherNET/IP，PROFIBUS和DeviceNet在內(nèi)等復(fù)雜的工業(yè)協(xié)議等。今天，市場(chǎng)需求變化的速度日益加快，這意味著在生產(chǎn)和檢測(cè)環(huán)節(jié)，用戶也往往需要對(duì)應(yīng)用在其中的機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)最新的需求。為了盡可能地滿足更多樣化的需求場(chǎng)景，讓用戶可以從容便捷地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，性能強(qiáng)大、可擴(kuò)展且支持互聯(lián)互通的硬件組合無(wú)疑是必不可少的。In-Sight3800系列提供了各種各樣的配件和模塊化組件，旨在通過(guò)可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)滿足當(dāng)前和未來(lái)的需求變化。它提供的靈活選項(xiàng)，使得用戶能夠適應(yīng)并跟上不斷變化的需求，例如生產(chǎn)規(guī)格的變化、更快的生產(chǎn)線速度和更高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。例如在分辨率上，In-Sight3800系列提供了包括160萬(wàn)、320萬(wàn)、500萬(wàn)、800萬(wàn)、1200萬(wàn)和1600萬(wàn)像素在內(nèi)的多種選項(xiàng)；在鏡頭方面，手動(dòng)或C接口高速液體透鏡可以實(shí)現(xiàn)快速的圖像設(shè)置；在前蓋的選擇上，包括了透明、擴(kuò)散、極化和圓頂?shù)榷喾N類型，C型安裝蓋可以與標(biāo)準(zhǔn)C型安裝鏡頭配合使用。HDR+是一種通過(guò)自動(dòng)優(yōu)化對(duì)比度來(lái)增強(qiáng)HDR技術(shù)的功能，從而在一次采集中創(chuàng)建更統(tǒng)一、更細(xì)致的圖像。HDR+可以提供單色和彩色兩種選擇，擁有更高的對(duì)比度和圖像質(zhì)量，不僅使用戶能夠看到以前無(wú)法看到的功能特征，還能夠降低光強(qiáng)度并提高景深。例如，In-Sight3800系列具備的HDR+功能，可以通過(guò)自動(dòng)優(yōu)化對(duì)比度來(lái)增強(qiáng)HDR技術(shù)的功能，從而在一次采集中創(chuàng)建更統(tǒng)一、更細(xì)致的圖像。HDR+提供了單色和彩色兩種選擇以及更高的對(duì)比度和圖像質(zhì)量，能夠減少曝光過(guò)度和曝光不足的情況，并提供相較標(biāo)準(zhǔn)HDR技術(shù)和傳統(tǒng)圖像傳感器更大的景深。與此同時(shí)，HDR+還大幅降低了曝光時(shí)間，讓機(jī)器視覺系統(tǒng)在生產(chǎn)線運(yùn)行速度提高80%的情況下仍能“游刃有余”。在照明方面，In-Sight3800系列的多色照明選項(xiàng)允許用戶優(yōu)化圖像對(duì)比度，無(wú)論在什么樣的操作條件下，用戶只需要點(diǎn)擊一下按鈕，就可以更改光源顏色并生成高分辨率圖像，從而實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的檢測(cè)，并帶來(lái)極大的靈活性。另外，In-Sight3800系列可選配的Torch-HR光源則提供了紅色和白色選項(xiàng)，可以最大限度地提高覆蓋范圍并減少曝光時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)更高的吞吐量，以優(yōu)化遠(yuǎn)程應(yīng)用的強(qiáng)度。 口口GNEX為完成智能化任務(wù)，機(jī)器視覺主要分為基于規(guī)則的機(jī)器視覺，以及基于AI的機(jī)器視覺?；谝?guī)則的機(jī)器視覺系統(tǒng)主要是依據(jù)用戶設(shè)定的詳細(xì)步驟來(lái)解析圖像，并作出決策。而基于AI的機(jī)器視覺系統(tǒng)，則能夠通過(guò)參考圖像數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行自我“學(xué)習(xí)”，以更靈活的方式掌握決策邏輯?；贏I的機(jī)器視覺又分為深度學(xué)習(xí)和邊緣學(xué)習(xí)兩種方式。深度學(xué)習(xí)為復(fù)雜應(yīng)用而設(shè)計(jì)，能夠處理詳細(xì)的大型圖像集，從而自動(dòng)執(zhí)行復(fù)雜或高度定制的應(yīng)用。邊緣學(xué)習(xí)是為簡(jiǎn)單使用而設(shè)計(jì)的，它使用一組經(jīng)過(guò)預(yù)訓(xùn)練的算法在設(shè)備（即“邊緣”）上進(jìn)行處理，這一技術(shù)易于設(shè)置，所需的圖像集更小，并且所需的訓(xùn)練和驗(yàn)證期也更短。今天，盡管基于規(guī)則的方法仍然在行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用，但快速崛起的基于AI的機(jī)器學(xué)習(xí)方法也已經(jīng)展現(xiàn)出了強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。實(shí)踐中，將基于規(guī)則的確定性與AI的靈活性融合，往往能打造出最高效的解決方案，引領(lǐng)機(jī)器視覺技術(shù)邁向新高度。在這方面，In-Sight3800就在單個(gè)視覺系統(tǒng)中同時(shí)集成了基于AI和基于規(guī)則的工具，根據(jù)您的使用需求，這些工具既可以單獨(dú)用于簡(jiǎn)單的任務(wù)，也可以組合使用，以應(yīng)對(duì)更具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。依托這些工具的強(qiáng)大性能，In-Sight3800每分鐘最多可以檢測(cè)多達(dá)2500個(gè)零件，可謂在速度上擁有“一騎絕塵”的突出首先，在當(dāng)前的首先，在當(dāng)前的AI應(yīng)用趨勢(shì)下，In-Sight3800嵌入了強(qiáng)大的邊緣學(xué)習(xí)工具，包括用于實(shí)現(xiàn)“分割”類功能的ViDiELSegment、用于“分類”的ViDiELClassify，以及用于字符OCR識(shí)別和讀取的ViDiELRead。這些邊緣學(xué)習(xí)工具利用AI技術(shù)，通過(guò)在設(shè)備或在數(shù)據(jù)收集位置的“邊緣”處理圖像，從而實(shí)時(shí)提供準(zhǔn)確的結(jié)果。對(duì)用戶而言，這些邊緣學(xué)習(xí)工具的優(yōu)勢(shì)在于使用和部署起來(lái)非常方便。即便用戶缺乏經(jīng)驗(yàn)，也可以在幾分鐘內(nèi)完成ViDiEL系列工具的訓(xùn)練。用戶只需要使用5~10個(gè)相關(guān)類別的示例圖像，就可以在無(wú)需調(diào)用CPU的情況下，直接在設(shè)備上進(jìn)行訓(xùn)練，并獲得實(shí)時(shí)、可視化的準(zhǔn)確性結(jié)果反饋，以幫助驗(yàn)證輸出結(jié)果的正確性。在受益于AI技術(shù)的同時(shí)，In-Sight3800還配備了傳統(tǒng)的基于規(guī)則的視覺工具庫(kù)，這些工具已經(jīng)經(jīng)過(guò)了業(yè)界的廣泛驗(yàn)證和認(rèn)可，可以用于測(cè)量距離和斑點(diǎn)、統(tǒng)計(jì)像素和圖案、讀取代碼、引導(dǎo)機(jī)器人、執(zhí)行數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算等功能場(chǎng)景。更給力的是，這些工具在In-Sight3800上的運(yùn)行速度比上一代產(chǎn)品快兩倍，能夠幫助用戶更快地解決應(yīng)用問(wèn)題，并適應(yīng)更快的生產(chǎn)線速度?？梢哉f(shuō)，基于規(guī)則和基于AI的機(jī)器視覺方法，在In-Sight3800上實(shí)現(xiàn)了完美的“珠聯(lián)璧合”，這兩類方法的組合，讓用戶可以更加高效、靈活地滿足更加多樣化的需求。口口GNEX口口GNEX一款機(jī)器視覺產(chǎn)品是否易于設(shè)置和開發(fā)，同樣是對(duì)用戶至關(guān)重要的考慮因素。因?yàn)椴⒎撬杏脩舳际菗碛袡C(jī)器視覺產(chǎn)品使用經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人士，因此，為機(jī)器視覺產(chǎn)品提供簡(jiǎn)便易用、操作友好的開發(fā)和設(shè)置環(huán)境至關(guān)重要，這可以讓各種專業(yè)背景的用戶都可以輕松、快速地設(shè)置機(jī)器視覺產(chǎn)品并盡快投入使而且，隨著業(yè)務(wù)需求的變化，機(jī)器視覺產(chǎn)品的擴(kuò)展和換型也應(yīng)做到盡量簡(jiǎn)便高效，提升用戶的使用體驗(yàn)。以In-Sight3800為例，它擁有通用軟件平臺(tái)為其提供靈活的開發(fā)選項(xiàng)。在所有In-Sight產(chǎn)品中均有配備的In-Sight視覺套件軟件為In-Sight3800提供了電子表格和EasyBuilder這兩種編程環(huán)境，允許用戶隨著業(yè)務(wù)需求的發(fā)展無(wú)縫擴(kuò)展其解決方案。電子表格可以引導(dǎo)用戶使用高級(jí)應(yīng)用程序，處理復(fù)雜的應(yīng)用；而EasyBuilder開發(fā)環(huán)境則簡(jiǎn)化了In-Sight3800的設(shè)置，且支持快速換型。In-Sight視覺套件中的EasyBuilder界面具有點(diǎn)選式編程功能，是開發(fā)簡(jiǎn)單或常見任務(wù)的理想選擇，其直觀的流程可以引導(dǎo)開發(fā)人員逐步完成從圖像采集到最終結(jié)果以及后續(xù)步驟的設(shè)置。這也使得無(wú)論是新老用戶，都能夠更加輕松便捷地配置視覺不僅如此，In-Sight3800還提供對(duì)基于Web的人機(jī)界面的訪問(wèn)，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)可視化。在HMI中，用戶可以查看檢測(cè)結(jié)果并修改設(shè)置參數(shù)以優(yōu)化其應(yīng)用。在選擇相機(jī)的過(guò)程中，擁有總成本占據(jù)著舉足輕重的地位，其影響力與分辨率在選擇相機(jī)的過(guò)程中，擁有總成本占據(jù)著舉足輕重的地位，其影響力與分辨率和速度不相上下。當(dāng)決定購(gòu)買用于檢測(cè)或其他機(jī)器視覺應(yīng)用的工業(yè)相機(jī)時(shí)，機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)的成本效益和投資回報(bào)率（ROI）往往已成為關(guān)鍵考量因素。在機(jī)器視覺系統(tǒng)中，成本是界定可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵因素，相機(jī)的預(yù)