机器视觉，ID-reader网络集成

将机器视觉系统或基于图像的ID(识别)阅读器与工厂自动化集成的传统方法包括连接到具有专用串行线或USB端口的个人计算机(PC)，并在PC上运行一个转换程序，以连接到运行该线路的可编程逻辑控制器(PLC)。最新一代的机器视觉系统和ID阅读器通过提供以太网连接和直接与plc、机器人控制器、pc和人机界面(hmi)通信的工具，提供了实质性的改进。

主要的好处包括不再需要PC机和从PC机到视觉系统或ID阅读器的电缆，不再需要PC上的软件，并且能够从工厂网络的任何地方与视觉系统或ID阅读器通信。如示例所示，通过新的通信接口，将工厂网络与视觉系统和ID阅读器连接起来变得更加容易。

设备级的接口

在工厂网络和ID阅读器和机器视觉系统之间的传统接口方法使用RS232串行线或USB连接到个人计算机。个人计算机运行翻译软件或自定义脚本，解析数据并将其推送到PLC(有时是其他网络目的地)。这种方法涉及诸如购买和编程PC以及为ID阅读器或视觉系统提供电缆等费用。在过去，制造商经常将一台PC上的多路视觉系统分配到生产线上的多个点。

传统的方法在购买用于连接视觉系统和ID阅读器的pc和电缆方面可能会涉及相当大的费用。开发或购买和配置在PC上运行的翻译软件可能涉及更大的费用。可以连接到一台PC上的代码阅读器或视觉系统的数量是有限的，因此这种方法不容易扩展。要求保持良好生产规范(GMP)的公司为验证PC和软件而产生额外的费用。传统方法的另一个局限性是ID阅读器或视觉系统只能与它直接连接的PC通信。因此，与其他应用程序(如统计过程控制(SPC))接口或将配置下载到多个视觉系统(如在模型转换期间)可能具有挑战性。

以太网接口，控制级

最新一代的ID码阅读器和机器视觉系统包含以太网端口，使它们能够直接连接到工厂网络上的任何交换机或集线器，进而与网络上的所有其他设备通信。最新的视觉系统和ID阅读器还包括一些工具，可以轻松地直接与常见的工厂自动化硬件(如plc、机器人控制器、hmi和pc)连接。这种方法消除了PC机和从PC机到ID阅读器或机器系统的电缆的需要，提供了显著的成本节约。

额外的成本节约来自于消除PC上的软件，对于GMP的行业，消除验证PC及其软件的需要。ID阅读器或机器视觉系统与工厂网络之间的直接以太网通信使添加ID阅读器或视觉系统成为可能，而无需添加其他硬件或软件，从而提高了可伸缩性。更新的视觉系统和ID读取器通常还包括RS-232和USB连接，可以直接连接到PC进行设置和故障排除，以及在传统应用程序中实现。

因为它们可以很容易地连接在一起，并通过网络作为一个系统进行管理，因此减少了实现和维护愿景所涉及的总体成本和工作。网络视觉系统、视觉传感器和ID读取器可以将来自所有设备的数据和图像收集在一个中心点，在一个监视器上查看，并存档以进行趋势分析和持续的流程改进。网络还允许视觉系统通过自动化程序来提高制造的灵活性，例如混合模型处理的转换。

先进的视觉系统和传感器提供软件工具来集中应用程序开发和网络管理。工程师可以设置和修改视觉应用程序，与其他工厂站点共享应用程序，并与技术人员远程排除问题，所有这些都无需离开办公室。这样的工具可以很容易地将新的视觉传感器添加到现有的生产线上，或者将现有的视觉传感器应用程序复制到新的视觉传感器上，以便在新的生产线上重用。

集成视觉，工厂网络

为了实现这些好处，ID阅读器或机器视觉系统必须通过网络与其他工厂自动化设备(如plc)通信。许多工业以太网协议最常用于此目的:

- EtherNet/ ip -这种ODVA协议使视觉系统能够通过一根以太网电缆连接到兼容的plc和其他设备，消除了复杂的布线方案和昂贵的网络网关的需要。www.odva.org

- Modbus/ tcp -这个工业网络协议(Modbus组织)允许通过以太网直接连接到Modicon plc和其他设备。www.modbus.org

profinet -该工业通信协议由Profibus International定义，允许视觉系统与合规plc和其他工厂自动化设备进行通信。www.us.profinet.com

典型的通信功能包括预配置的驱动程序、现成的模板和示例代码，以加速系统设置并确保与工厂自动化机器人和控制器的顺畅通信。通常提供了一组可视化选项，用于将检查图像集成到中央操作员界面中。点击配置界面用于从网络PC控制多个视觉系统，并允许用户轻松地将数据和图像传输到企业文件服务器或在用户自己的操作界面中显示它们。

新的视觉系统为开放式标准工业以太网通信协议(如MC协议、Ethernet /IP和Profinet)提供了驱动程序、模板和示例代码，用于连接到三菱、罗克韦尔、西门子和其他制造商的各种plc和其他自动化设备。视觉系统几乎可以与任何品牌或型号的机器人进行通信。ABB、电装、发那科、川崎、库卡、Motoman和Staubli的机器人都有预配置的驱动程序、现成的模板和示例代码。还支持与三菱、爱德普、爱普生和许多其他制造商的机器人进行通信。离散I/O和串行协议可用于支持老式plc和没有网络连接的设备。现场总线支持已建立的标准，包括CC-Link, DeviceNet和Profibus。

提供可视化选项，将检查图像、质量数据和交互式控件集成到操作员界面中。一种典型的方法是将视觉系统图像和自定义显示嵌入到一个与NET或ActiveX兼容的自定义应用程序中，或者一个来自Rockwell、Wonderware、Citect等公司的基于pc的HMI系统中。OPC服务器(OPC Foundation)可用于将视觉数据上行至HMI显示器、SPC系统、工厂监控系统和Microsoft Excel，以监控操作并记录统计数据。软件开发工具包可以用来创建一个管理视觉系统的自定义用户界面。

ID阅读器/PLC连接示例

该示例展示了如何使用罗克韦尔附加配置文件(AOP)通过以太网/IP连接视觉系统或ID读取器。第一步是将视觉系统提供的电子数据表(EDS)文件加载到罗克韦尔的EDS向导软件RSLogix中。EDS文件是网络配置工具使用的简单文本文件，用于帮助识别产品并在网络上进行调试。然后使用Rockwell的AOP设置实用程序加载视觉系统或ID阅读器AOP。第三步是在PLC上设置一个新的模块，添加唯一的名称，并设置读取器的IP地址。最后一步是定义输入和输出节点。然后工程师可以在熟悉的Rockwell Automation编程环境中编写应用程序并定义相关逻辑。

奥德赛机

在铸厂向客户交付40磅铝制离合器外壳之前，必须锯掉浇口并去除闪光。在此之前，一名操作员将铸件装载到一台机器上，然后锯掉浇口，另一名操作员握住铸件，另一名切割机将闪光移除。俄亥俄州鲍灵格林的奥德赛机器公司开发了一种视觉引导机器人应用程序，消除了这些困难和潜在危险的任务。机器视觉系统识别八个部件中的哪一个在进料输送机上，以及该部件的位置。然后机器人捡起零件并将其装入三级浇口锯。接下来，机器人从锯子上取下零件，并在辅助夹具中的高速切割机周围移动，以去除闪光。

机器人拾取离合器外壳

工作单元在Allen-Bradley可编程逻辑控制器(PLC)的控制下运行，PLC通过以太网电缆连接到视觉系统。本应用中使用的机器人是发那科S900W，该机器人以前已经退役，但由发那科为本应用重新建造。PLC很容易通过以太网连接到视觉系统，因为它包含与PLC通信所需的协议。视觉系统通过数字输入/输出连接到RJ2机器人控制器，与机器人控制器通信。视觉系统将零件识别信息和零件上的坐标信息发送给PLC, PLC将信息发送给机器人控制器。

验证,跟踪

在德克萨斯州，批发销售的每一瓶酒都必须贴上印花税章，比如酒店和餐馆。达拉斯的Good-Goody Liquor公司希望将读取印章的过程自动化，以确保每个瓶子都有税务印章，并将其编号与瓶子编号存储在数据库中，以便进行审计。该应用程序提出了一个主要的条形码读取挑战。该系统以每秒一个的速度处理瓶子，瓶子有不同的形状和背景。此外，标签位置不同，光照也经常变化。

思科鹰公司(Cisco-Eagle)开发了自动应用印花税票的系统，该公司与古迪-古迪酒公司(Goody-Goody Liquor)合作开发了一个系统，可以自动应用带有1D条形码的印花税票，并读取条形码进行验证和跟踪。机器视觉用于识别没有邮票的瓶子，以便将它们从生产线上移除。机器视觉还用于捕捉税章号码，以便在审计时将其与瓶子号码一起输入数据库。

ID阅读器使用EtherNet/IP协议进行通信，并为plc提供了简化集成任务的驱动程序。一旦驱动程序安装在PLC中，摄像机就会显示为PLC中的一个组件。然后，PLC可以很容易地编程，向相机发出任何命令，例如用最少的编程来捕获图像。在这个应用程序中，通过三行代码向条形码阅读器发出命令以捕获图像，提供关于是否检测到条形码的反馈，并发送条形码号码。

流线型的通信

在过去，使用个人电脑与视觉系统和ID阅读器连接需要购买昂贵的硬件，有时还需要开发复杂的软件来与工厂网络连接。新一代视觉系统和ID阅读器具有内置以太网连接和直接与常见工厂自动化设备接口的工具，简化了工厂网络集成。除了减少实施所需的时间和成本外，新设备还通过使视觉系统和ID阅读器生成的信息更容易访问和用于其他应用程序，提高了它们的价值。

- John Lewis是马萨诸塞州纳蒂克市康耐视的市场开发经理。由CFE Media内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程、mhoske@cfemedia.com．

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。