集成式机器视觉系统(也称为智能相机)是集图像采集、处理与通信功能于一身,提供了具有多功能、模块化、高可靠性、易于实现的机器视觉解决方案。
集成式机器视觉系统的组成部分
1.图像采集单元
相当于采集卡,并输出至图像处理单元。
2.图像处理单元
3.图像处理软件
图像处理软件在图像处理单元硬件环境支持下,完成图像处理功能。如标定、定位、几何测量等。
4.网络通信装置
完成控制信息、图像数据的通信任务。集成式机器视觉系统一般均内置以太网通信接口,并支持多种标准网络和总线协议,从而使多套集成式机器视觉系统构成更大的机器视觉系统网络。
集成式机器视觉系统的优势
集成式机器视觉系统具有易学、易用、易维护、安装方便等特点,可在短期内构建起可靠而有效的机器视觉系统。其优势主要表现在:
1.应用便捷
由于集成式机器视觉系统已经固化了成熟的视觉功能,同时提供便捷的社会子界面,无需编程。可以快速实现定位、几何测量、有/无检测、计数、字符识别、条码识别、颜色分析等功能,可适应大多数机器视觉应用。
2.稳定性高
集成式机器视觉系统实现了图像采集单元、图像处理单元、图像处理软件、网络通信装置的高度集成。通过可靠性设计和测试,硬件兼容比从不同制造商购买的板卡、相机、PC组成的机器视觉系统更好,可以获更高的稳定性。
3.体积小
集成式机器视觉系统结构紧凑,尺寸小,易于安装在工业生产线和各种设备上,且便于装卸和移动。
4.网络功能
集成式机器视觉系统通常提供较好的网络功能,借助网络优势,可以实时地应用到每一个工业监测点。
5.成本低
集成式机器视觉系统的不足
集成式机器视觉系统发展已经有将近10年的历程,多加机器视觉公司都有自己的集成式机器视觉产品。按照产品特点,智能相机可以分为分体式和一体式的两种。分体式集成式机器视觉系统的图像处理、通信、存储功能由控制器完成,控制器提供有相机接口,可以与多台、多种工业相机相连,共同完成采集、处理机结果输出的功能,典型产品美国Cognex的Insight5000系列等。
1.处理器
处理器各家公司采用的都相同。Congex的Insight系列集成式机器视觉系统采用TI公司的DSP为图像处理器,部分型号另配有Motorola公司的PowerPC用作通信功能。总的来说,集成式机器视觉系统上所采用的处理器有CPU、DSP、FPGA、PowerPC等多种,其所使用的型号处理能力也都不一样,有些集成式机器视觉系统还常常采用多个处理器协同工作。
2.采集性能
对于一体式的集成式机器视觉系统来说,采集芯片的指标是固定的,而且处于数据传输速度、处理能力、内部存储等方面的考虑,一般其分辨率和帧速率都会从产品定位上优化设计,以便能以较低的成本得到了相对更高的性能。而分体式集成式机器视觉系统的相机扩展能力可媲美PC系统。
3.接口能力
集成式机器视觉系统由于需要脱离PC单独运行,因此一般都提供非常好的接口性能,离散IO/以太网、USB/串口等等。一体式集成式机器视觉系统由于体积限制,通常采用通信扩展模块来提升通信能力,而分体式集成式机器视觉系统的控制器则可以将各种通信功能集成于一体,满足不同场合的要求,有的还可以直接外挂监视器。
集成式机器视觉系统的发展趋势
由于集成式机器视觉系统具有系统结构简单、易于集成、功能强大、使用方便、性价比高等特点,在机器视觉的各个领域都具有广阔的市场前景。在可以预见的将来,集成式机器视觉系统将呈现以下的发展趋势:
1.接口的标准化
在工业控制领域存在着各种设备之间互连和通信的要求,为便于设备之间通信,接口及协议的标准化(如工业以太网)就显得越来越重要了,集成式机器视觉系统作为实现工厂自动化的重要组件之一,当然也不例外。
2.系统模块化
将光源、电源、控制模块甚至一些传感器与集成式机器视觉系统集成在一起,构成一个更完整意义的视觉系统,这样使应用起来更加方便,系统的稳定性更高。
3.功能专业化与通用化
这是集成式机器视觉系统两个不同的发展放系那个。有些开发商倾向于开发出适用于某些行业、某些特定应用的集成式机器视觉系统,而另外一些厂家则倾向于开发适用范围更广、功能更齐全的通用性产品。
4.产品多样化
由于硬件技术的发展和市场需求多样化的要求,使得集成式机器视觉系统的多样化不仅成为可能,而且十分必要。