东南亚制造业崛起、欧美再工业化战略、国内老龄化趋势严重、劳工成本上升等都使得中国“世界工厂”的制造大国优势不再。伴随着“中国制造2025”、“中国智造”、“机器换人”等等一系列制造业改革升级的相关政策发布,自动化已经成为未来中国制造业发展的“救星”。相对于已经较成熟的汽车自动化生产,3C行业的自动化程度仍非常低,对精度要求更高,未来提升空间巨大。苹果,华为等巨头已经从研发阶段就切入到自动化的布局。自动化要如何完美融入3C领域?东方睿所思联合东方机械团队推出3C自动化产业深度调研(珠三角地区),共同探寻3C行业的自动化时代。
本篇纪要内容来自11月17日~20日的调研中深圳创科视觉的董事长关于机器视觉的应用及市场的分享。
嘉宾:深圳创科视觉董事长余茂松;
公司介绍:富士康机器视觉供应商,应用于苹果产线。
1、机器视觉就是用机器代替人眼来做尺寸测量、字符或条码的读取、颜色判断、位置信息读取等。
机器视觉系统:通过机器视觉产品(相机、镜头、光源等)将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理软件,根据分布像素的亮度、颜色等信息,进行图像的 运算然后给出相应的结果(如:位置信息、尺寸、颜色值、条码的信息等)。
机器视觉系统对这些信号进行各种的数学运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作(如:需要把机器人引导到具体什么位置、或单纯的给出OK/NG的信号、或指引激光系统进行焊接或打标)。
2、为什么要采用机器视觉:提高生产效率;优化生产流程;降低生产成本;缩短机器停工期;提高生产产品质量;降低测试或检测人员的劳动强度。
3、机器视觉的硬件:
(1)光源:背光照明、条形照明、环形光源、同轴光源等。
(2)镜头:普通镜头、广角镜头、远摄镜头、微距镜头、远心镜头、液体镜头等。
(3)相机:模拟相机(逐步退出历史舞台,目前监控行业用的较多);数字相机(工业行业主要使用):CCD传感器、CMOS传感器、红外传感器、线阵相机、面阵相机(苹果行业用得较多)等。
硬件种类:面阵&线阵,全局&逐行,黑白&彩色,数字&模拟,CCD&CMOS。
硬件指标:像元尺寸,分辨率,靶面大小,感应曲线,动态范围,灵敏度,帧率,噪声,接口,体积,质量,工作环境等。
硬件工作模式:实时模式,触发模式,长曝光模式等。
4、目前市场上机器视觉软件的基本功能:
(1)驱动软件对各类相机硬件接口的支持:硬件接口如Camera Link, GenlCam, GigE,USB,1394;物理接口上的图像获取的软件接口。
(2)图像预处理支持:如去噪声、滤波、对比度增强、二值化、图像均衡、傅立叶变换等。
(3)图像运算:模板匹配、测量、字符读取、条码读取、颜色辨别、有无判断。
(4)输出相应的控制操作。
5、创科的成长历程:
(1)2003年组建技术团度进行图像算法研究;
(2)2005年注册公司目前注册资金500万;
(3)2006年通过双软企业认证,2009年和2010年分别获得深圳高新认证和国高认证,是目前国内主要的机器视觉软件开发商;
(4)2010年公司成功推出了新一代的智能机器视觉处理系统CKVisionBuilder。
6、CkVisionBuilder简介:
容易使用的机器视觉系统开发平台,不需要编写代码,几分钟内可完成视觉项目开发,短时间内可通过培训学会操作,带有条件分支、循环、判断、子流程指令可完成复杂的程序-功能全面、算法优化-支持二次开发,可嵌入到用户程序内。
7、CkVisionBuilder软件集合几百种的图像处理工具:图像采集、预处理、图像定位、坐标变换、1D测量、2D测量、3D测量、Blob分析、条码读取、OCR、图像标定、数据输出、I/O输出、PLC输出、机器手引导等工具,用户需要做的工作就是把不同的工具进行新的组合,具有不同的应用。
8、工程开发流程:简单有效的开发过程,不用编写代码,只需要4个步骤:
(1)设置图像数据来源;
(2)设置图像定位及坐标变换;
(3)设置图像数据输出;
(4)设置图像定位及分析工具。
9、软件特点:解放工程师的工作量、更多关注工艺、提高效率、电器工程师也可胜任、培训方便、可嵌入客户程序、支持多品牌相机同时运行、支持多任务同时处理、上百种算法工具的支持、支持程序的分支、跳转、循环、判断等、多种通信方式的支持 TCP/IP、RS232、I/O等、支持二次开发。
CKVSbuilder支持最多16个画面显示,也就一套软件可以支持多个相机(只要是电脑配置支持)。创建项目采用MAIN主程序、子程序、逻辑结构等来编程,主程序可以调用子程序,子程序也可以独立运行,不受主程序控制。例:可以设置每个子程序独立一个检测项目,每个子程序带一个相机。
10、机器视觉基本系统部分的集成:
(1)根据项目的需求,形成适当的光源、镜头、相机、软件等;
(2)各组成部分的协调和调试。
11、机器视觉系统扩展部分的集成:
(1)视觉系统与客户生产线控制系统的集成;
(2)视觉系统与其它自动化设备系统的集成;
(3)机器人:如分拣机器人,无人驾驶汽车(判断踩线、前方车道、路线牌、限速牌)、无人机降落、避障控制、机器人引导等;
(1)视觉系统在人工智能领域(自动跟踪)的应用。
12、CKVISIONBUILDER与机器人的应用:
(1)机器人视觉:机器人利用CkVsBuilder机器视觉软件作为导向工具,兼容性非常好,调用机器手定位功能模块确定零件的位置,通过TCP/IP把位置数据发送到机器手控制器。机器手将零件抓取到指定的位置上,进行生产、测量等工作。
(2)线激光3D相机:线激光3D相机是由高分辨率CCD与线激光组成,采用三角测量技术来快速测量高度轮廓的三维数据。由于采用高精密级的线激光和高分辨率CCD所检测的数据具有良好的稳定性与高精度。
特点:高速输出3D数据;3D相机出厂前已经标定完毕,使用上极为便利;以3D模式执行检测和测量:高度、倾斜、OCR、体积;按实际单位提供检测结果(mm):精度可到微米级别;一体式设计,使用方便;采用CkVsBuilder3D软件进行数据分析。
(3)图像处理器:连接多个相机;连接PLC;连接I/O;连接机器手;连接光源控制器。
13、机器视觉产业生态:
(1)传感器厂家: (CCD,CMOS)Sony, ON Semiconductor, Sharp, CMOSIS;
(2)镜头厂家精工, 理光, 斯奈德、OPTO、茉莉特等等;
(3)相机厂家:IDS, AVT, 堡盟等等;
(4)基础系统:厂家创科视觉、康耐视、基恩士等;
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