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　　在大規模或者高測試要求的生產線上，機器視覺功能可以被用來代替傳統人工測量或檢測，以實現人工條件下無法達到的可靠性、精確度及測試速度。在中國，機器視覺從最初的實驗室研究起步至今，約有近20年的歷史。但是，長期以來除了成套引入或復制國外產線外，機器視覺并沒有在自主的工業產線上形成規模性和普遍性的應用。除了市場和用戶需要有認可的過程外，原先基于PC架構的機器視覺系統，在很多場合不適合本土更為敏感的成本因素以及更為復雜的現場環境。其次是視覺系統開發相對復雜，讓缺乏相關應用經驗的工程師不敢輕易嘗試。

　　智能相機低成本、高可靠性、簡單易用的特點迎合了上述市場的特性，在國內也逐漸開始挑戰基于PC架構的地位。從近兩年北美市場銷售統計情況來看，圖像采集卡基本保持穩定，而智能相機的增幅高達17%左右。

　　在硬件架構上，智能相機集成了圖像傳感器、運行實時程序的嵌入式處理器，以及用于連接其它工業設備的I/O端口。它結構緊湊且體積小，較PC架構來說更適合工業現場的應用環境。區別于傳統相機將圖像傳輸到上位機再進行處理，智能相機能獨立完成采集、處理到結果輸出的三個環節，系統的復雜度大為降低。以NI 1742智能相機（圖1）為例，除了配有標準C Mount鏡頭接口、光源控制器、優質的Sony CCD（每秒60幀采樣率）和553MHz高性能PowerPC處理器外，還附帶了軟件開發平臺。

　　當然，對于一款智能相機來說，并不意味著集成的配件越多性能就越突出。因為機器視覺應用有其特殊性，對系統的靈活性要求很高。以光源配置舉例，實際應用中被測物體的特性千差萬別，受現場照明環境影響也很大，如果用戶選擇綁定LED的智能相機系統（即使是最常用的環形光源），往往也會在后續開發過程中發現不能滿足實際要求，再重新配購就增加了不必要的成本。為此，NI智能相機在設計時就考慮到了集成度與靈活性的平衡。仍以光源為例，NI 1742通過集成光源控制器，提供500mA 直流電流或者1A閃控電流的方式，即滿足選擇的靈活性又免去了配置外部光源控制設備。除了明顯減少外部配件成本以及連線需求外，還縮短了開發的時間，因為這樣工程師能夠在一個平臺上用同樣的應用程序接口（API）開發各種功能。

　　機器視覺應用程序開發

　　談到機器視覺應用程序開發，由于國內機器視覺發展較晚，很多用戶還不能熟練或者有意愿去學習使用復雜的編程語言或環境來開發整套機器視覺應用程序。除了依靠專業的集成商或外部開發人員外，選擇高效靈活的機器軟件開發平臺，可有效降低開發難度。因此，智能相機開發平臺的易用性以及算法的支持度，成為了非常重要的選擇標準。

　　選擇一：基于交互式的軟件開發工具，如NI VBAI（Vision Builder for Automated Inspection）。作為業內最方便易用的視覺軟件開發平臺之一，用戶無需編程，就可以用菜單配置的方式完成整個應用程序開發，沒有或較少有機器視覺經驗的工程師均可快速入門。他們可以通過交互式的方式來配置并驗證光源設置、采集方式、圖像預處理和處理算法，再以軟件工具給出的對應執行時間量作為優化判據，最終直接將最優化的程序發布運行于NI 智能相機平臺。在圖2的濾油器檢測應用中，從采集一張合格的原始物件圖像開始，到設定模板用于匹配中心孔，再到顆粒分析來對周圍小孔進行計數，以及最后通過灰度檢測驗證O型環，每個步驟逐次添加完成。其中算法及參數修改所對應的結果，都會同步的疊加在圖像窗口中顯示。機器視覺算法原型開發及驗證的過程變得直觀而高效。

　　目前，對于智能相機應用的很多顧慮集中在算法執行能力以及處理速度。VBAI平臺提供了上百個高級的視覺工具，涵蓋了邊緣檢測、模式識別、光學字符識別、1維/2維條形碼識別等高級應用。此外，VBAI是NI 智能相機附帶的。對用戶而言，可以基于NI智能相機構建整套系統，實現工業檢測的各種常見應用，同時又降低了成本和開發的復雜度。

　　選擇二：圖形化開發環境LabVIEW。相對于傳統的文本編程，其基于數據流的開發方式，非常適合于機器視覺這種典型的采集、分析到結果輸出的數據依賴型應用結構。圖像和數據在LabVIEW節點傳遞的過程就決定了程序執行的順序，所以用戶可以在程序框圖中以運行流程一致的方式建立應用程序。LabVIEW所配備的高級的視覺工具庫，使測控領域的工程師們在實現更高的開發效率的同時，也獲得了更大的靈活性以及應用程序的性能。NI 智能相機的用戶，可以直接將之前通過VBAI軟件交互式配置的應用自動生成為LabVIEW代碼。這樣，無論是機器視覺的初學者還是專業集成商，都可以運用NI的進一步擴展高性能的的機器視覺應用。

　　智能相機與自動化系統集成

　　當智能相機結合上述兩類原型驗證環境、高級的圖形化編程平臺以及自動生成工具時，開發過去看似復雜的機器視覺應用變得前所未有的簡單。另一個非常重要的一個環節，即在設計視覺架構時，應考慮產線上或者裝備的整體自動化系統集成。實質上，機器視覺功能很少作為孤立的系統，而是以整個自動化系統或者設備的有機組成部分之一出現。智能相機的輸出結果需要被用來驅動執行機構以分類產品或剔除不良品，引導運動控制系統或機器人動作，與PLC或者PAC（可編程自動化控制器）通信實現更高性能的閉環控制，集成入企業級軟件和SCADA以監測生產狀態趨勢并統計存量，這樣才能最大程度的發揮其優勢。目前的問題是，多數機器視覺供應商提供的產品或服務往往局限于視覺功能，工業自動化系統整體集成的挑戰留給了用戶或集成商，這種困難一定程度上阻礙了工業機器視覺應用的推廣。

　　在這點上，基于NI的解決方案具備了較大的優勢。從通信接口來看，除了配備標準的RS232和工業I/O用于連接PLC、執行器之類的設備外，NI 智能相機獨創性的提供了雙端口千兆以太網接口，機器視覺檢測可以同時直連HMI和控制系統，實現功能的同步與擴展。在此基礎上，操作員或管理者基于NI網絡發布技術，可以在遠程使用標準瀏覽器來監控工業現場的檢測過程。配合LabVIEW企業管理工具包，智能相機獲取的產品信息也可以同步導入數據庫以及企業級軟件。另外，通過NI 支持的Modbus等多種工業通信協議或者OPC服務器，可以完成視覺功能與產線已有的三方自動化設備或PLC的無縫集成。

　　隨著嵌入式技術的發展，近幾年智能相機性能顯著提高，越來越多必須依賴于PC處理的應用開始向智能相機平臺傾斜。低成本、高可靠性及易于安裝維護等優勢，使得機器視覺在制造業上的規模性應用越來越普遍。伴隨著國內產業鏈的升級，智能相機將在自動化舞臺上發揮更大的作用。在起步過程中，選擇某款智能相機的方案，往往就會決定企業未來長期應用的情況和發展。因此，在投入初期，應該考慮到視覺供應商是否能夠像NI一樣提供完備高效的平臺，并且不斷致力于將最新的商用集成技術引入到產品中，以保證未來系統的靈活性以及性能提升的可行性。