机器视觉:工业跟踪和跟踪的先进技术

机器视觉是所有类型的制造工厂每天使用的工业自动化的重要工具。它在无数不同的应用程序中都有应用，但最近它成为了人们关注的焦点，因为它是当今大多数制造商所面临的管理跟踪和跟踪负担的最有用手段之一。这项技术是什么?它如何适应公司必须管理的监管和质量问题?让我们通过研究机器视觉技术，它的历史，发展和应用来了解一下。
尽管机器视觉是一项公认的成熟技术，但近年来却有了不可估量的进步。利用半导体和微处理器能力以及成像系统的进步，机器视觉在价格和尺寸上都有了显著的下降，而功能却在增加。今天的设备更智能、更小、更快、更经济、更容易使用。
以前庞大、笨重、昂贵的视觉系统现在包含了智能摄像头和智能传感器，并由运行在个人电脑和微处理器上的复杂软件控制。这样的进步使得机器视觉系统在工厂的安装更简单，适用于更多样的应用。展望未来，机器视觉供应商期望实现更大的小型化、更易于使用，甚至更低的成本。除了这些功能，机器视觉有望与工厂车间的其他自动化进行更高程度的集成，特别是与RFID系统。它的功能将使制造商能够更有效地运营，最小化上市时间，提高一致性，减少和管理不合格品，并保持原材料进入工厂时丢失的组件和成分的可追溯性。

四大功能
机器视觉到底是做什么的?简单来说，它从数字成像设备(通常由微处理器和数码相机组成)中提取有用的信息，用于各种目的，包括跟踪和跟踪产品、部件和材料。在工业自动化设置中，这样的系统可以执行许多功能。机器视觉应用主要有四类:

• 检查

• 测量或测量

• 机器和/或机器人指导

• 识别

检验应用可以从简单到复杂。最简单形式的机器视觉检测系统可用于确定物体是否存在。或者可能更复杂，比如观察瓶子在生产线上移动时盖是否正确放置，组装是否完整或标签位置是否正确。
在测量应用中，视觉系统作为一种非接触式测量设备。例如，在冲床应用中，在一块金属片上制造的孔必须精确和一致。机器视觉系统能够检测到这些参数。它们是否在可接受的、预定的和预编程的范围内?系统测量显示过程是否在控制之中。孔尺寸监测是一种过程控制功能。如果公差范围发生变化，可以在不良零件制造之前采取措施。预防性维护可以迅速进行，使生产线恢复控制。
机器和机器人引导应用利用机器视觉系统的力量来确定零件位置或控制机器的位置或方向。包装生产线就是一个典型的例子。物品沿着传送带向下移动，经过一个视觉系统，该系统识别出合适的部件，然后指示机器或机器人从传送带上将其挑选出来，并将其组装起来。视觉系统有能力确定零件的位置，并触发选择和移动它的机器人动作。
西门子机器视觉业务经理约翰•阿加帕基斯(John Agapakis)解释说:“机器视觉系统基本上是在关闭控制回路。”“它‘看到’机器人，关闭视觉伺服回路，使机器人能够准确和正确地工作。机器人会去程序设定好的地方;视觉系统提供了它的眼睛。这些动作可能非常简单，也可能非常复杂。在某些情况下，视觉系统观察一堆零件，以确定正确的零件，并让机器人选择、定位和放置它。多亏了机器视觉技术，这些应用在今天已经很普遍了。”
最后一个视觉系统类别，识别应用，提出了一些有趣的挑战。应用程序可能非常简单，比如从一个小物体中识别一个大物体或将一种颜色与另一种颜色分开。但是这些应用程序还包含诸如使用光学字符识别(OCR)功能读取产品代码等功能。与读取常规的一维条形码(由激光扫描)相比，具有ocr功能的机器视觉系统可用于读取数据矩阵(Datamatrix)代码。数据矩阵是西门子(Siemens)开发的一种类似于小型棋盘的二维技术。事实上，读取这些标记的唯一方法是使用成像仪和机器视觉技术。
数据矩阵代码是许多行业的标准，它克服了传统条形码的一些局限性。它们可以在低对比度条件下读取，即使部分损坏或损坏也能准确读取。此外，它们的信息可以印在各种表面上，甚至像针尖那么小。大量的数据(高达2000字节)可以存储在一个代码中。数据矩阵代码可以直接应用在零件上，并且不受大多数环境因素(如热或冷)的影响。在部件上应用数据矩阵代码，例如英特尔的奔腾芯片，有助于防止假冒。这些独特的标记可以在生产过程和整个供应链中跟踪零件，从而在出现质量控制问题或需要召回时更容易隔离问题。
扩展机器视觉的范围
如果不研究机器视觉系统与自动和通用识别技术(如RFID(射频识别)和UID(通用识别)的关系和相互作用，那么对工业应用中的机器视觉系统的概述是不完整的。RFID和机器视觉在许多行业中作为跟踪和追踪功能的互补技术。制药业就是一个很好的例子。今天，药品制造商正在寻找方法来跟踪和追踪他们的产品，以防止假药进入市场，并防止药物被用于其预期用途以外的用途(药物转移)。除了希望对他们的行业进行自我监督之外，根据加州法律(ePedigree立法)，在加州开展业务的制药公司现在必须将在该州交付的所有产品连载。预计其他州也将效仿类似的指令。
通用识别(UID)是另一个跟踪和跟踪计划，是美国国防部的一项任务，要求国防部采购的任何价值超过5000美元或用于关键任务应用的组件都必须使用永久序列号进行标识，通常以附加在部件上的数据表代码的形式进行标识。在这种情况下，两种技术——部件上的机器视觉UID代码和托盘上的RFID跟踪标签——结合起来提供了跟踪和跟踪功能的综合系统，如库存控制、部件和产品识别。
机器视觉系统作为工业自动化的一部分已经有30多年的历史了，西门子公司自20世纪80年代初作为一个行业发展以来一直是该技术的一部分。在微处理器出现之前，机器视觉系统的应用是有限的，由笨重的专用系统组成，包含大量昂贵的硬件。相比之下，今天的机器视觉系统体积小，结构紧凑，易于经济应用，其核心是一个集成光学和微处理器的智能相机。
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