大功率视觉传感器
技术的进步使视觉传感器易于设置和使用。除此之外，供应商在如何描述这些技术方面也存在差异。一般来说，视觉传感器被认为比光电传感器具有更多的功能、复杂性和成本，但比嵌入式或基于pc的视觉系统要低。
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技术的进步使视觉传感器易于设置和使用。除此之外，供应商在如何描述这些技术方面也存在差异。一般来说，视觉传感器被认为比光电传感器具有更多的功能、复杂性和成本，但比嵌入式或基于pc的视觉系统要低。尽管它们被分类，但很明显，视觉传感器应该比以前为更多的应用带来高马力的传感优势。
Dalsa Coreco集团ipd战略发展主管本•道森(Ben Dawson)说:“视觉传感器以性能和功能为代价，实现了易于安装、体积更小、功耗更低和成本更低的目标。”“技术是类似的，但成熟的视觉系统有更高性能的硬件和更通用的软件。主要区别在于目标市场。视觉传感器面向终端用户，而视觉系统通常由OEM集成到产品中。”
Banner Engineering公司视觉传感器业务经理杰夫·施米茨(Jeff Schmitz)说，机器视觉系统和视觉传感器是“非常不同的动物”。“视觉系统是昂贵的、定制设计的、多组件工具，适用于极其困难的应用，可以证明其高成本是合理的……在1.5万美元到2万美元之间。”此外，它们使用定制软件，需要一台个人电脑来处理图像。”
虽然康耐视表示其Checker传感器(封面图)不是视觉传感器，但该设备似乎与该领域的其他设备有一些共同的特点。康耐视公司(congnex Corp.)负责Checker传感器的产品营销经理约翰•基廷(John Keating)称其为“一种高端传感器，对于可能需要多个光电传感器的应用来说是一个更好的解决方案”。然而，他说，Checker可以在没有光电传感器的情况下，每分钟获取和处理30,000张图像，检测存在并检查部件特征。(Checker的眼睛是一个128×100-pixel图像传感器。)基廷说，与视觉传感器不同，Checker可以提供确定的输出，用于对准或卷筒纸切割/穿孔/打印应用。“Checker”没有视觉工具，但有用于检测零件是否具备所需功能的传感器。逐步设置类似于光电传感器。他说，虽然视觉工具和视觉系统提供数据，但Checker提供的是通过/失败的结果。
Matrox Imaging的产品线经理Pierantonio Boriero解释说，所有机器视觉都有共同的组件:照明、光学(镜头、图像传感器)、图像捕获、图像处理和分析以及通信。Boriero认为，低端和“成熟”机器视觉系统的区别在于集成和性能水平，而不是功能。智能摄像头(低端视觉系统)将大多数组件集成到一个封装中，性能水平较低;他说，高端视觉系统允许用户选择组件(尽管图像捕获和图像处理软件可能来自同一供应商)，从而提供最佳性能。
美国国家仪器公司(National Instruments)的视觉产品经理凯尔·沃森(Kyle Voosen)说，通常视觉传感器只有一个目的或任务，比如读取条形码或验证颜色。“但操作员开始在简单的机器视觉任务中使用一些视觉传感器，比如检查物体的存在或计数物体。”视觉传感器正在模糊工业测量传感器和机器视觉系统之间的界限。”
欧姆龙电子有限责任公司(Omron Electronics LLC)的战略营销经理罗伯特·李(Robert Lee)说，高端的视觉传感器可以是多功能的，独立的，配备了许多算法，大约200个软件工具集，不同的照明和镜头，价格在5000到20000美元之间。李说，对于大多数通用的基于pc的视觉系统，软件、帧捕获器和I/O卡是单独购买的。不那么通用的、特定于应用程序的系统可能要花费5000美元甚至更多。他说，新一代智能视觉传感器很容易安装，价格在1000美元到2000美元之间，而且对于许多一般应用来说，工具集有限。
优势,限制
ipd的道森说:“视觉传感器很适合快速‘定位’视觉，用于监控零件尺寸或检查有限类别的缺陷。它们被设计为可以由可能不熟悉视觉技术的工程师快速轻松地设置。视觉传感器目前无法跟上每秒超过几兆字节(或百万像素)的数据速率。道森建议，要求高或专业的应用，如LCD面板检查，需要一个成熟的机器视觉系统。
康耐视的基廷表示，低端视觉传感器是通过移除视觉传感器的功能或工具而制造出来的。这留下了原始的复杂性，没有能力。基廷说，检查器的应用包括控制部件组装方向的能力，或在卷筒纸或标签或包装机上切割材料的能力，允许产品和标签在没有注册标志的情况下注册。
今天的视觉传感器在成本上可以与嵌入式视觉系统或基于pc的视觉系统相媲美，NI的Voosen说。他说，对于简单、明显的视觉任务，比如确保标签的存在，传感器工作得很好。比低成本更重要的是软件的简单性。Voosen解释说，在基于pc的视觉系统编程和智能摄像头配置的地方，视觉传感器是自我学习的。通常，“学习”按钮是操作员唯一的输入，而一条“通过/不通过”线是唯一的输出。虽然这大大简化了系统设置，但它也减少了视觉传感器可以处理的可能应用，Voosen补充道。
欧姆龙公司的Lee说，低端视觉传感器已经变得更加经济有效，体积更小，安装更紧凑，灵活，并且有多种工具集用于不同的应用。较新的智能传感器，如欧姆龙ZFV，有一个嵌入式1.8英寸。Lee说，该显示器通过图标驱动的菜单使编程变得简单，并具有实时高质量的CCD成像。ZFV每分钟可以检测10,000个零件，而不需要额外的设备，如笔记本电脑或复杂的软件。李说，ZFV的工作是“瞄准相机，教传感器，然后出发”。他说:“由于内置照明和缩短了安装时间，这些更小的传感器现在改变了成本平衡。”CCD尺寸、照明或分辨率的限制可能使应用无法用简单的传感器解决，需要更高端的系统。Lee说，低端视觉传感器通常是预先编程的，或者用特定的编程闪现，这些编程不能轻易修改，但是ZFV被编程来解决各种应用。
新的应用程序
视觉传感器不需要PC来处理图像或将结果传递给PLC或其他控制设备，Banner的Schmitz说。“因为视觉传感器不是为特定的应用而设计的，所以它们可以更容易地从一个应用转移到另一个应用。”视觉传感器更容易设置、配置和支持，所以在线上的人可以做到这一点。当然，视觉传感器无法处理需要视觉系统的极其苛刻的应用。但是低成本，在1000到3000美元的范围内，可以用于那些永远无法证明视觉系统成本的应用。”
美国Keyence公司视觉和激光打标部机器视觉团队负责人约书亚•耶洛内克(Joshua Jelonek)说，低端系统通常是为处理类似传感器的存在/缺席应用而设计的。耶洛内克说，由于价格低、像素数少、功能少，“对性能的期望应该保持在较低水平，因为这些传感器的设计目标是运行速度快、价格便宜，而产品功能则最少。”
ipd的道森说，视觉传感器的范围从只有一种功能的非常低端的产品，比如测量一个斑点的颜色，到灵活的、功能强大的视觉传感器，比如ipd的视觉“家电”。道森说:“使用视觉传感器，标准任务(检查罐头或瓶子上的标签)只需要几个小时，而开发和鉴定一项高要求的视觉任务需要几个月的工程时间。”“视觉传感器的快速和简单的设置打开了一个新的应用空间，视觉被视为控制过程中的另一个标准组件，而不是作为过程或机器设计的驱动因素。”
汽车工业
康耐视in - sight视觉传感器的主要产品营销经理马克•西佩尔(Mark Sippel)表示，汽车制造商和供应商就是一个很好的例子，说明一个行业正从视觉技术中受益，部分原因是成本较低，使用方便。产品包装应用也受益于这些优势。任何需要条形码标记的行业，特别是二维条形码，都可以利用这种技术及其低成本的跟踪方式，主要是因为视觉传感器能够读取这些复杂的代码。
基廷解释说，Checker在许多使用视觉的相同行业中，并且正在扩大市场和用户基础。“新人正在使用Checker来解决生产过程中其他领域的应用。基廷说，在一些由于成本和复杂性而没有大量使用视觉传感器的市场，包括食品和饮料行业，它做得很好。
Matrox的Boriero说，机器视觉和智能摄像头是许多应用的理想选择，特别是那些在工厂车间，极端的吞吐量不是一个因素，比如读取ID标记。很少或没有编程经验的制造工程师是机器视觉的一些最新用户，因为市场上的一些智能相机可以配置而不是编程。然而，由于智能相机的处理能力有限，应用程序的复杂性将决定一个“成熟的”基于pc的系统是否是更好的选择。
来自NI的Voosen说，视觉传感器作为先进的工业传感器应用时往往超出预期，而作为低成本的视觉系统应用时往往令人失望。为了说明这一点，Voosen说，考虑接近确定，存在检查和条形码读取，操作员可以使用正确的工业测量传感器而不是视觉传感器来实现所有应用。“然而，视觉传感器比简单的测量或检测传感器提供更高的可靠性和性能。同样的类比也适用于其他视觉技术，如嵌入式视觉系统和基于pc的视觉系统。计算物体、定位零件和进行光学测量是操作员可以使用合适的视觉传感器而不是嵌入式视觉系统来实现的应用。”
欧姆龙的Lee说:“在低端市场，视觉传感器开始处理复杂的应用，比如日期批号编码、宽度、面积和位置测量。以前，客户需要系统的灵活性和许多内置工具来处理不同的应用程序。低端智能传感系统具有速度、照明、安装、简单性、更短的正常运行时间、数字质量持续改进、跟踪和可追溯性以及自学等特点。”
高端的终结?
由于嵌入式处理器技术的进步，机器视觉领域出现了一个新的、中产阶级的视觉产品。Keyence公司的耶洛内克说:“这种普通的视觉传感器可以解决80-90%的机器视觉应用，而成本只是典型高端系统的一小部分。”耶洛内克说，这个行业似乎正在远离高端机器视觉系统，原因有两个:
1)高端系统提供了一系列复杂的工具和功能，但其中许多工具和功能并不是完成普通机器视觉应用所必需的。低端或通用的视觉传感器将提供许多相同的工具，但以浓缩，易于使用的格式过滤掉所有不必要的额外功能。而且他们通常只会花很少的钱。从解决应用程序的角度来看，购买高端系统就像购买带有六盘CD转换器的汽车音响，而你所做的只是听收音机。
2)随着技术的进步和强大集成电路芯片成本的降低，低端和通用视觉传感器将变得越来越强大。在图像处理能力方面，低端与高端的界限正变得越来越模糊。这种能力的改进，加上通用系统提供的简单用户界面，使制造商能够通过减少硬件支出和加快集成时间来获得更高的投资回报。
离别愿景
基廷补充说，从机器制造商的角度来看，检测模式来控制机器的概念是新的。在包装中，这将允许制造商使用更多的包装图形，没有“安静区”周围的大矩形注册标记。他建议制造商寻找方法去除这些标记。
ipd的道森说，总体而言，视觉传感器“使常规视觉应用的部署变得更容易、更快捷”，但“你仍然需要对传感器看到的东西进行适当的照明和成像”。不幸的是，这需要一些不容易构建到视觉传感器中的专业知识。随着视觉传感器功能和算法的改进，我们期望在光线变化方面有更强大的性能。”
传感元件:CMOS还是CCD?
传感器的传感元件各不相同，视觉系统也不例外。视觉传感器/系统中涉及的两种数字技术是CMOS和CCD。柯达的特里盖伊，产品营销经理，图像传感器解决方案集团细分专家，与控制工程最近都是这样。Guy一直活跃于视觉行业，担任自动化成像协会(AIA)董事会成员。柯达生产CMOS和ccd。
互补金属氧化物半导体(互补金属氧化物半导体)通过在传感元件中添加计时电路、放大器和模数转换器等功能，提供8位、10位或12位数字数据，帮助智能相机变得更加经济实惠。虽然这些元素是集成的，传统的CMOS图像质量有点少，允许更多不需要的信号进入图像。质量越来越接近ccd，使它们在许多应用中成为更可行的选择。大多数照片都是通过“滚动快门”机制来吸收光线的，在最坏的情况下，会在黑色背景上形成一条垂直线，造成更多的空间扭曲，需要更仔细的照明。二维点码的质量很好。成本比ccd低一个数量级，可能是50美元，而1000平方像素阵列的成本是500美元。芯片制造商正在制造具有CCD性能的CMOS，到2005年底将挑战300万至500万像素的范围。
CCD(电荷耦合器件)只是一个传感器。时序、放大器和其他外部元件是分开的。CCD具有更宽的照明范围，在弱光条件下更敏感。在加入外部操作之前，噪声源灵敏度略高。ccd是专门为成像而设计的，因此具有更高的图像质量和更低的伪影，并且可以实时处理帧速率。传感元件逐行接收光，以获得更高的图像质量。成本、质量和集成需求更大。
获取图片:在线视觉画廊
一张图片胜过一千个单词，尤其是在视觉系统中。三个环节进一步说明了原因。
环绕在传感器镜头周围的环形光隐藏了凸起的特征;
低角度的光线突出了粗糙的区域和凸起的边缘。它隐藏了有光泽的区域;
顶灯均匀地照亮整个部分;
背光只显示轮廓;
轴上光可以显示指纹;和
30度的区域光可以突出凸起的区域，减少眩光。
独家应用:更好的视力:红外线看到看不见的东西
这个应用程序看起来很简单。波士顿工程公司所要做的就是找到陶瓷点火器元件的裂缝。
虽然缺陷并不总是肉眼可见，但超声波传感器或其他一些导电传感器应该能够确定缺陷。然而，当一些工业传感器无法达到应用所需的精度或可靠性时，波士顿工程公司使用了flire - a10火线摄像机来观察红外元素。结果是显而易见的。通电时:正确安装的元件受热均匀;有缺陷或裂纹的元件受热不均匀。
为了处理图像，波士顿工程公司使用美国国家仪器公司的LabView和NI Compact Vision System来获取和处理红外图像。虽然有几种算法可以解决这个问题，但波士顿工程公司发现，边缘检测是最直接、最可靠的。
“为了进行测试，我们在图像上画了许多平行线，并分析了各个峰的轮廓。波士顿工程公司(Boston Engineering)的埃里克•戈瑟特(Erik Goethert)说，如果其中一个侧面的每一面都没有达到相同的峰值，我们就会认为这是一个故障部件，因为加热不均匀。Goethert补充说，该实现允许“我们以非接触和非破坏性的方式找到裂缝。”这些裂缝是肉眼看不见的，但在红外光谱中变得明显，因为衬底和裂缝之间的发射率不同，这导致了热差异。NI LabView和NI vision软件工具的灵活性帮助我们为检测标准创建高效的自定义分析例程。”
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