東南亞制造業崛起、歐美再工業化戰略、國內老齡化趨勢嚴重、勞工成本上升等都使得中國“世界工廠”的制造大國優勢不再。伴隨著“中國制造2025”、“中國智造”、“機器換人”等等一系列制造業改革升級的相關政策發布,自動化已經成為未來中國制造業發展的“救星”。相對于已經較成熟的汽車自動化生產,3C行業的自動化程度仍非常低,對精度要求更高,未來提升空間巨大。蘋果,華為等巨頭已經從研發階段就切入到自動化的布局。自動化要如何完美融入3C領域?東方睿所思聯合東方機械團隊推出3C自動化產業深度調研(珠三角地區),共同探尋3C行業的自動化時代。
本篇紀要內容來自11月17日~20日的調研中深圳創科視覺的董事長關于機器視覺的應用及市場的分享。
嘉賓:深圳創科視覺董事長余茂松;
公司介紹:富士康機器視覺供應商,應用于蘋果產線。
1、機器視覺就是用機器代替人眼來做尺寸測量、字符或條碼的讀取、顏色判斷、位置信息讀取等。
機器視覺系統:通過機器視覺產品(相機、鏡頭、光源等)將被攝取目標轉換成圖像信號,傳送給專用的圖像處理軟件,根據分布像素的亮度、顏色等信息,進行圖像的 運算然后給出相應的結果(如:位置信息、尺寸、顏色值、條碼的信息等)。
機器視覺系統對這些信號進行各種的數學運算來抽取目標的特征,進而根據判別的結果來控制現場的設備動作(如:需要把機器人引導到具體什么位置、或單純的給出OK/NG的信號、或指引激光系統進行焊接或打標)。
2、為什么要采用機器視覺:提高生產效率;優化生產流程;降低生產成本;縮短機器停工期;提高生產產品質量;降低測試或檢測人員的勞動強度。
3、機器視覺的硬件:
(1)光源:背光照明、條形照明、環形光源、同軸光源等。
(2)鏡頭:普通鏡頭、廣角鏡頭、遠攝鏡頭、微距鏡頭、遠心鏡頭、液體鏡頭等。
(3)相機:模擬相機(逐步退出歷史舞臺,目前監控行業用的較多);數字相機(工業行業主要使用):CCD傳感器、CMOS傳感器、紅外傳感器、線陣相機、面陣相機(蘋果行業用得較多)等。
硬件種類:面陣&線陣,全局&逐行,黑白&彩色,數字&模擬,CCD&CMOS。
硬件指標:像元尺寸,分辨率,靶面大小,感應曲線,動態范圍,靈敏度,幀率,噪聲,接口,體積,質量,工作環境等。
硬件工作模式:實時模式,觸發模式,長曝光模式等。
4、目前市場上機器視覺軟件的基本功能:
(1)驅動軟件對各類相機硬件接口的支持:硬件接口如Camera Link, GenlCam, GigE,USB,1394;物理接口上的圖像獲取的軟件接口。
(2)圖像預處理支持:如去噪聲、濾波、對比度增強、二值化、圖像均衡、傅立葉變換等。
(3)圖像運算:模板匹配、測量、字符讀取、條碼讀取、顏色辨別、有無判斷。
(4)輸出相應的控制操作。
5、創科的成長歷程:
(1)2003年組建技術團度進行圖像算法研究;
(2)2005年注冊公司目前注冊資金500萬;
(3)2006年通過雙軟企業認證,2009年和2010年分別獲得深圳高新認證和國高認證,是目前國內主要的機器視覺軟件開發商;
(4)2010年公司成功推出了新一代的智能機器視覺處理系統CKVisionBuilder。
6、CkVisionBuilder簡介:
容易使用的機器視覺系統開發平臺,不需要編寫代碼,幾分鐘內可完成視覺項目開發,短時間內可通過培訓學會操作,帶有條件分支、循環、判斷、子流程指令可完成復雜的程序-功能全面、算法優化-支持二次開發,可嵌入到用戶程序內。
7、CkVisionBuilder軟件集合幾百種的圖像處理工具:圖像采集、預處理、圖像定位、坐標變換、1D測量、2D測量、3D測量、Blob分析、條碼讀取、OCR、圖像標定、數據輸出、I/O輸出、PLC輸出、機器手引導等工具,用戶需要做的工作就是把不同的工具進行新的組合,具有不同的應用。
8、工程開發流程:簡單有效的開發過程,不用編寫代碼,只需要4個步驟:
(1)設置圖像數據來源;
(2)設置圖像定位及坐標變換;
(3)設置圖像數據輸出;
(4)設置圖像定位及分析工具。
9、軟件特點:解放工程師的工作量、更多關注工藝、提高效率、電器工程師也可勝任、培訓方便、可嵌入客戶程序、支持多品牌相機同時運行、支持多任務同時處理、上百種算法工具的支持、支持程序的分支、跳轉、循環、判斷等、多種通信方式的支持 TCP/IP、RS232、I/O等、支持二次開發。
CKVSbuilder支持最多16個畫面顯示,也就一套軟件可以支持多個相機(只要是電腦配置支持)。創建項目采用MAIN主程序、子程序、邏輯結構等來編程,主程序可以調用子程序,子程序也可以獨立運行,不受主程序控制。例:可以設置每個子程序獨立一個檢測項目,每個子程序帶一個相機。
10、機器視覺基本系統部分的集成:
(1)根據項目的需求,形成適當的光源、鏡頭、相機、軟件等;
(2)各組成部分的協調和調試。
11、機器視覺系統擴展部分的集成:
(1)視覺系統與客戶生產線控制系統的集成;
(2)視覺系統與其它自動化設備系統的集成;
(3)機器人:如分揀機器人,無人駕駛汽車(判斷踩線、前方車道、路線牌、限速牌)、無人機降落、避障控制、機器人引導等;
(1)視覺系統在人工智能領域(自動跟蹤)的應用。
12、CKVISIONBUILDER與機器人的應用:
(1)機器人視覺:機器人利用CkVsBuilder機器視覺軟件作為導向工具,兼容性非常好,調用機器手定位功能模塊確定零件的位置,通過TCP/IP把位置數據發送到機器手控制器。機器手將零件抓取到指定的位置上,進行生產、測量等工作。
(2)線激光3D相機:線激光3D相機是由高分辨率CCD與線激光組成,采用三角測量技術來快速測量高度輪廓的三維數據。由于采用高精密級的線激光和高分辨率CCD所檢測的數據具有良好的穩定性與高精度。
特點:高速輸出3D數據;3D相機出廠前已經標定完畢,使用上極為便利;以3D模式執行檢測和測量:高度、傾斜、OCR、體積;按實際單位提供檢測結果(mm):精度可到微米級別;一體式設計,使用方便;采用CkVsBuilder3D軟件進行數據分析。
(3)圖像處理器:連接多個相機;連接PLC;連接I/O;連接機器手;連接光源控制器。
13、機器視覺產業生態:
(1)傳感器廠家: (CCD,CMOS)Sony, ON Semiconductor, Sharp, CMOSIS;
(2)鏡頭廠家精工, 理光, 斯奈德、OPTO、茉莉特等等;
(3)相機廠家:IDS, AVT, 堡盟等等;
(4)基礎系統:廠家創科視覺、康耐視、基恩士等;
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