利用智能相机的力量进行机器视觉应用

那个瓶子的盖子放好了吗?托盘里的零件是正确的吗?
在生产线上进行偶然检查以确定零件或产品流程的准确性可能是一项简单的任务，但当这些检查和测量需要以不可动摇的精度快速进行时，是时候考虑利用智能摄像头的功能了。如今的智能相机集智能、光学以及PC的通信和处理能力于一身，将复杂的机器视觉带到了检验的层面。局部智能允许成像、决策和行动在同一地点发生，将曾经的多面工作转化为更少的步骤、更少的连接、更少的错误机会，并降低了整体系统的复杂性。
权力和智慧集于一身
现代智能相机带来很多好处。它们在经济上是可行的。它们可用于所有经典的机器视觉应用:检查、测量、定位和放置以及识别。在大多数情况下，设备易于安装、实现、编程和使用。如果制造商只需要进行一次测量，那么一台智能相机实际上总是比安装相机、计算机和视觉板更好的选择。
西门子能源与自动化产品经理Jonathan Ludlow进一步阐述了智能相机技术的发展及其对机器视觉应用日益增长的影响。智能相机近年来取得了显著的进步，勒德洛指出:“最初，机器视觉系统又大又笨重。摄像机的图像数据通过电缆发送到控制器、PC机或专门配备的计算机，由其进行分析并做出决定。”他补充说，随着技术的进步，设备变得越来越小、越来越好，智能相机组件也随之而来，体积越来越小，功能越来越多。现在所有的智能都在相机里。
勒德洛指出，如今的技术可以让卓越的处理能力与光学元件放在同一个外壳中，并且在尺寸和成本上仍然合理。此外，这种打包的应用程序更加集中，允许每个检查站点拥有自己的专用处理器。“早期的系统通常有许多摄像头连接到一台计算机，这将为许多检查地点执行决策任务。如今，每一项任务都有一台智能相机，”勒德洛解释道。
目前，典型的标准智能相机由一个镜头、一个图像传感器和一个处理器(基本上是一个小型计算机和一个位于单个紧凑外壳中的通信系统)组成。这个过程开始于相机获取图像(使用镜头、成像仪和传感器)，处理图像(使用包含内存、处理器和软件的计算机)，然后使用通信系统将结果传输到相机外部的其他系统(使用网络或离散信号到PLC或其他控制器)。
需要注意的是，并非所有的成像系统都是机器视觉系统。成像系统拍摄照片并分析获取的数据，但除非它们能够将这些结果传达给其他系统以启动行动，否则它们就不是机器视觉系统。勒德洛说:“智能机器视觉/智能相机与科学成像系统之间的区别在于通信能力。智能相机利用获取的信息采取行动。这个动作可能简单到操作打开阀门的开关，或从传送带上取下有缺陷的部件，也可能复杂到控制整个生产过程。”
现代的、功能丰富的智能相机速度更快，提供高达每秒10个零件的典型速度能力，适用于几乎所有中档应用程序和一些高速应用程序。勒德洛强调说:“随着越来越快的处理器的推出，即使是这种限制也正在被消除。”尽管这些年来精密光学器件变化不大，而且视觉系统确实使用了与传统相机相同的技术，但智能相机的包装和环保技术已经取得了进步。大多数供应商现在都提供ip67级的型号，防水，防尘，适合恶劣环境。在大多数情况下，无需单独的保护外壳即可操作，这也降低了成本和安装复杂性。
广泛应用:从包装到汽车
智能摄像头的功能在两个例子中得到了很好的说明:高速包装线和汽车检测应用。两种情况下使用西门子HawkEye Model 1610TS智能摄像头和各种照明。(HawkEye也有增强型，包括1610TIS，这是一款配备IntelliFind专利软件的标准机型;1610是一个标准的高分辨率单元;1610TIH是一款配备IntelliFind软件的高分辨率设备。)
提供安装支持的是密歇根州奥本山的HTE公司，这是一家专注于标记、读取、跟踪和机器视觉的应用工程分销商。“由于我们业务的技术性质，”公司总裁Dan Reed解释说，“HTE有一个工程人员来提供安装支持，并对每个方案进行可行性评估。可行性评估是任何机器视觉应用的关键部分。”
在第一个例子中，液体包装系统的制造商需要一个系统，在允许纸盒进入加气站之前，检查果汁纸盒的开口是否有适当的几何形状。如果由于纸箱损坏导致机器内部发生堵塞，则需要中断停机4小时，以完全清洁和重新消毒系统。在这种情况下，HTE解决方案包括在每条线上安装一个西门子鹰眼智能摄像头，以检查每个纸箱。这条线以38ips的速率移动;从最初的触发到拍摄结果，每个周期大约需要50毫秒。使用该技术，制造商能够对每个纸箱进行稳健有效的视觉检查，节省时间和金钱。
由于高速检查发生在恶劣的环境中(机器温度达到80℃)，摄像机被保护在不锈钢制成的通风外壳中，并具有防溅和防水功能。设备安装的便捷性使得该公司的工程人员能够与HTE公司的工程师一起集成系统，并成功地实现了安装。
在第二个应用中，一家大型汽车供应商需要一个可以执行凸轮检查的系统。作业要求包括检查每个凸轮轴外部是否有5个孔，测量从法兰到凸轮轴端部的距离，确定是否有两个凹槽，检查凸轮轴端部是否有破损工具。
这项精密的检查尤其复杂，因为这项任务必须限制在一台摄像机上，而凸轮轴的位置是未知的。为了彻底检查该部件，摄像机必须在部件旋转时进行多次检查，将先前检查的数据传输到后续的每一次检查中。该设备的内部I/O架构-西门子的Visionscape机器视觉系统系列-允许HTE公司管理成功分析零件所需的多次检查。Reed说:“尽管应用程序很复杂，但HTE能够在四天内评估方案，获得客户批准，采购所需的视觉组件，并在现场安装和运行系统。”
突出智能功能
事实上，自机器视觉技术诞生以来，西门子一直在该领域发挥着重要作用。然而，它在2005年通过收购RVSI/Acuity/CiMatrix大幅扩展了其机器视觉/智能相机专业知识。鹰眼1610T智能相机是该公司收购后推出的首批产品之一。该产品线提供了一系列特性，不仅对上面描述的安装很重要，而且对包括跟踪和可跟踪情况在内的安装也很重要。这些特点包括:

• 超过内置离散I/O点的平均数量(最多7个输出和5个输入)．鹰眼智能相机提供了出色的灵活性，因为8个I/O点中的4个可以作为输入或输出。

• 能够直接为照明源供电．许多灯可以直接插入智能相机，这样就不需要单独的电线来供电了。例如，如果一个零件需要照明以进行适当的检查，可以将一个灯插入并连接到相机上，这样当零件经过该装置时，它就会自动发光。(西门子智能相机的附属灯由NERlite提供，NERlite是西门子的一个专门从事机器视觉照明的部门。)

• 跨平台软件．在西门子基于PC的机器视觉系统上运行的软件，以及用于开发和测试应用程序的软件，以及用于其智能相机系列的软件，都是一样的。技术人员不需要学习两种系统，在一种系统上接受过培训的人员也不需要再接受任何培训来使用另一种系统。更重要的是，如果一个应用程序是为智能相机开发的，然后需要在基于pc的系统上运行，那么它可能很容易迁移。不会损失开发投资，也不会产生再开发成本。

• 支持在一定分辨率范围内的部分扫描．如果应用程序需要聚焦图像的一部分，相机可以在最短的时间内重置，以相同或更快的速度只拍摄一帧的一部分。

未来的智能相机系统计划包括引入更多的产品，这些产品将利用这一快速发展的技术不断增加的功能和特性。
欲了解更多关于机器视觉系统在工业跟踪和跟踪中的应用，点击这里；了解更多关于机器视觉和RFID在跟踪和跟踪操作中的结合，点击这里．
有关智能相机和机器视觉应用的更多信息，请访问西门子能源和自动化网站

www.sea.siemens.com/mv

和HTE公司。网站

www.hte.net

．

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。