复合型机器人

机器视觉是计算机视觉的一个分支，应用于汽车制造，繁荣于消费电子。当前工业自动化升级中提高效率的重要途径之一。工业自动化领域的视觉控制或视觉应用，主要是指通过前端的光学摄像头从采集的数字图像中提取相关信息，进行分析处理，然后用它来控制生产线的过程或质量，代替重复性的人工操作。目前，机器视觉在工厂生产中的实际应用包括:完整性和质量检测、识别、分类、零件的位置和方向、尺寸测量、读码和识别溯源、表面/色差检测、汽车生产线操作等。可以说机器视觉为流水线和自动化设备安装提供了一双“眼睛”， 其能够提供全天候、高一致性、高可靠性的测试结果，提高工厂生产的智能化水平，成为走向智能制造的重要技术。

据有关机构统计显示，2019年，全世界都在使用。工业机器视觉技术在自动化领域的市场规模约为53.7亿美元，预计到2023年将达到122.9亿美元，年复合增长率为21%，市场潜力巨大。

从整体供应链来看，参与机器视觉系统开发的厂商大致可以分为上游底层开发商，包括核心部件和软件开发商；中游从事二次开发的设备集成和软件服务商；以及面向下游的各类机器视觉应用厂商。其中，核心部件和软件供应商主要包括光源、镜头、工业摄像机、图像采集卡、图像处理软件等类型的制造商，并在整个成本结构、零部件和软件开发费用基本上占80%左右，是重中之重。

目前机器视觉是工业控制领域大多属于二次开发级别，形式主要有系统集成、装配和生产自动化平面等。开发人员需要掌握不同制造环境下的专有技术，设计出有针对性的产品或集成方案。电子产品的后期制造工艺，如视觉点胶控制、视觉螺丝控制、视觉定位+飞行、视觉检测等，都是现在市场上的热点。大多数厂商采用“软件平台+可视化开发包”的开发模式。开发包基于软件平台封装了各种常用的图像处理算法，软件工程师可以直接调用封装的算法实现各种复杂的图像处理和分析功能，大大降低了二次开发的难度和工作量。

图1机器视觉行业供应链的构成

视觉应用中的三大问题

但就实际应用而言，在目前机器视觉+运动控制方案的实施过程中，各种“门槛”依然较高，问题主要来自三个方面:一是对于大多数技术开发工程师来说，机器视觉技术是一个全新的领域，学习一门新的编程语言(如C++)难度较大，需要大量的时间和精力，再加上可视化项目一般都是非标和开发者的'。

其次，对于设备制造商来说，为了提高工厂的生产效率，升级制造生产线的需求迫切，机器视觉的应用成为重点之一，但机器视觉的硬件投入成本一直很高，让他们望而却步；除了硬件投入，往往还需要高薪聘请视觉工程师对购买的视觉系统进行后期开发和维护，这无疑增加了工厂的人力成本。如何有效控制投资成本是他们的主要抱怨点，比如在现有的设备系统上增加机器视觉功能是否经济方便。

另外，对于终端用户来说，在使用机器视觉技术的过程中，会发现机器视觉和自动控制(过程控制、过程控制等。)往往属于两个不同的系统，整个系统可能会不稳定(比如停机、离线等。)由于沟通等各种因素。特别是在当前多品种、小批量、柔性生产模式下，生产线的频繁更换增加了机器视觉系统流程的修改和调试时间，极大地影响了工厂的生产率。因此，如何使设备在生产时更加稳定，同时操作更加方便，能够满足生产线快速调整和切换的需要，是机器视觉技术发展的一个课题。

机器视觉和运动控制的无缝集成

一般来说，机器视觉+运动控制应用的硬件架构大多使用一个控制器，通过外部连接视觉系统和生产线的各个部分。工业智能摄像头和光源，视觉信号通过线缆和串口传输到控制器。在内部软件框架上，以常见的计算机视觉为例，视觉程序一般位于Windows系统的非实时用户模式，进行代码分析和算法处理；PLC过程控制大多位于实时内核模式。由于非实时用户模式下的任务执行机制采用优先级，当CPU负载过高、内存过大、处理流程过多时，可能会出现卡死现象，使得非实时用户模式下的机器视觉完成同一检测任务需要不同的时间， 这导致生产速度变慢并影响生产效率。

为了解决这一问题，针对机器视觉应用，Befo开发的TwinCAT Vision机器视觉解决方案将视觉技术集成到其TwinCAT unified中。通用在化工控制技术平台上，将图像处理功能加入到PLC、运动控制、机器人、高端测量技术、物联网和HMI。通用在TwinCAT软件中，工厂的所有控制任务都是通过这个统一的软件平台来完成的。

与传统的可视化应用相比，Befo TwinCATV ision还在一个控制器上，集成了运动控制、I/O控制和PLC控制，与外部工业摄像机直接连接到控制器中的机器视觉模块。在内部软件架构上，TwinCAT Vision以实时内核模式将采集到的图像信号驱动到PLC机器视觉和过程控制系统，以“时间片”的方式精确运行。与图像处理相关的所有控制功能都可以在运行时系统中精确地实时同步，从而消除延迟并实时执行图像处理算法。该方案的优点是一个控制器可以完成所有的控制任务，降低了硬件成本，简化了系统；实时系统运行可视化任务，保证每次响应的时间足够稳定，加快生产节奏，提高工厂生产力； 数据在任务存储器间共享，多任务协同(如视觉+运动控制，机械臂/人等。)更加高效便捷；在Bev TwinCAT平台上，只有基于IEC的编程语言(ST/LD等。)是需要的，可以延续原有的PLC编程技巧和习惯，缩短开发周期，降低人力成本。同时，Bev集成的可视化功能块可以用于代码开发，给技术人员带来了方便。

底层芯片技术和算法库是核心。

工业生产中要求机器视觉的运算速度和精度，需要强大的底层技术支持，如CPU中央处理芯片的性能、FPGA器件并行处理多级流水线的特性、专业的视觉算法库等。，以提高机器视觉系统的数据吞吐量和数据处理能力。

今年五月，无锡Gatekeeper与英特尔联合发布了基于英特尔芯片的新型物联网。工业控制器、智能摄像机等各种重磅产品。基于英特尔的14nm Apollo LakeKaby Lake平台，信捷推出了V200|V300系列物联网。工业该控制器具有强大的计算性能和优化的图像处理能力，提供多种配置选项。S200系列智能摄像机基于英特尔Apollo Lake平台，采用IA+FPGA架构，集图像采集、图像处理和外部通信于一体，支持130万至1200万像素。与传统方案相比，S200系列智能摄像机满载时表面最高温度低于50℃，为智能制造提供了安全保障。此外，新的X-SIGHT VISIONSTUDIO软件平台拥有2000多名处理操作员，包括常用的检测、定位、校准、通信、 字符代码读取等。无需编码和拖拽组件即可开发，支持多线程和多任务处理，提供丰富的HMI交互模块。据悉，除了在本次大会上推出的产品和解决方案，信捷和英特尔在喷涂、打磨、人工智能识别、分拣等待工业制造业领域将开展全方位的合作与交流。

基于FPGA器件的机器视觉开发，可以通过编程方便地修改其内部逻辑功能，从而实现高速硬件计算和并行运算。它是高性能嵌入式视觉系统的便捷解决方案，功耗低，是未来计算机视觉系统的重要发展方向。

在可视化软件方面，Vision Pro是康耐视开发的一款优秀的基于计算机的可视化软件，其特点是简单易用。其快速构建的快速原型设计环境结合了先进、灵活和易于开发的高级编程，有助于制造商缩短开发周期时间。在VisionPro的帮助下，用户可以访问强大的模式匹配、散斑、卡尺、线位置、图像过滤、OCR和OCV视觉工具库，并读取一维条形码和二维码来执行各种功能，如检测、识别和测量。VisionPro软件可与多种产品完全集成。NET类库和用户控件。此外，通过API连接VisionPro ViDi，这是专为工业通过图像分析设计的深度学习软件可以被进一步优化用于复杂的检测、元件定位， 分类和光学字符识别。

集成机器视觉集成方案

针对现有生产流程中视觉应用的“痛点”，从机控紧密结合的软硬件一体化方案入手，B&R推出了一体化镜头，工业包括摄像机和软件的集成视觉系统是另一种实现方式。

这种软硬件结合的集成视觉系统解决了视觉检测应用中的同步问题。首先，照明和成像之间的同步。对于视觉来说，照明的良好设计构成了视觉应用成功的70%的权重。由于集成视觉方案由同一控制器控制，照明的led强度和频闪与相机的对焦、曝光和成像过程以非常高的速度同步，从而确保成像质量。二是视觉系统和自动化系统的同步。集成视觉方案使视觉应用与机器技术和控制无缝集成。同时配合B&R自带的控制、运动控制、I/O模块，实现了POWERLINK架构下的10μ s级同步，使整个系统达到更高的精度和速度。

另一方面，这种可视化集成方案对于现场集成应用程序的开发人员来说非常方便。他可以在不了解各种镜头、相机、控制器、灯光、通信接口等知识的情况下，只用一个产品就能构建各种可视化应用，缩短了项目开发周期，大大降低了项目时间和成本。使用B&R mapp技术框架提供的现成软件组件，只需较少的编程即可轻松创建机器视觉应用程序，只需点击几下鼠标，即可将智能摄像机拍摄的图像集成到MapView HMI应用程序中。相机和照明参数和触发条件可以随时更改，从而可以轻松实现产品更换和其他运行时间调整。

事实上，在各种复杂的工业在生产场景中，照明光源尤为重要，直接关系到采集图像的质量，比如图像轮廓是否清晰，成像特性是否完美体现等等。为此，B&R的集成视觉系统还提供了非常灵活的照明管理功能，包括背景光和光带的模块化设计，可以从-40°到+90°电动旋转，并内置闪光灯控制器，支持多色和大功率快速响应。这些功能可以根据现场应用进行配置，并且可以实时修改曝光时间长度、角度和颜色。这些功能使得机器视觉应用更加灵活。

机器视觉和运动控制的结合工业自动化生产线的升级带来了新的活力，越来越多地用于非接触检测和测量场景，以提高加工精度，发现产品缺陷，并进行自动分析和决策，因此成为先进制造的重要组成部分。目前，虽然机器视觉技术在工业自动化工业的应用涉及光学、电子、机械、工业很多不同的学科，比如软件，技术难度仍然很大，一些特定领域的市场准入壁垒也很高；但显而易见的是，机器视觉和运动控制技术的结合促进了工厂生产线自动化水平、产品质量控制和人工成本结构的优化，进而提升了企业的综合竞争力。在未来， 整合了边缘计算和深度学习等AI技术的机器视觉系统将真正为机器植入“眼睛和大脑”，以走向工业为4.0时代做好准备。

机器视觉领域代表企业。

途洋科技

途洋科技位于上海张江是一家专注于3D机器视觉技术的技术。公司，为客户提供硬件和算法于一体。工业视觉解决方案:通过其独有技术的“深度相机”产品，采集真实、准确、有效的信息数据(周围物体的大小、位置等。)，然后借助计算机软硬件对相关图像进行测量分析，输出结果，有助于相关行业从源头层面逐步数字化。

目前，途洋科技已经为国内数百家企业提供产品和服务，包括abb、JD.COM、新北洋、顺丰、菜鸟、韩国邮政等。，并在集成商生态圈的培育、场景打磨、技术积累等方面具有明显的先发优势和极高的壁垒。

所罗门

所罗门致力于成为3D机器视觉和工业以人工智能引领品牌，其产品通过先进的3D视觉和最新的深度学习技术提供。机器人功能强大，能有效解决过去。机器人不可能或困难的任务。所罗门的使命是给予机器人“眼睛”和“大脑”使它们能够拥有类似于人类的视觉、辨识力和判断力。通过所罗门的视觉产品和完善的服务，他们可以帮助客户提高生产力和质量，走向先进的智能制造。

2019年获得第一视觉系统设计公司(first Vision Systems Design)面向全球华人企业的2019创新者奖创新奖金奖。所罗门利用先进的深度学习技术机器人它可以快速准确地拾取和放置任务，可以广泛应用于多个行业，为用户带来全新的应用体验。

欧姆龙

欧姆龙自动化(中国)有限公司公司是一个领导者工业跨国自动化产品和先进技术的应用公司作为欧姆龙全球业务的一部分，它已经成为自动化领域的领导者。欧姆龙凭借其独特的“传感与控制”技术，利用多年的经验和对生产现场的深刻理解，不断满足客户对产品多样化和高品质的追求。

埃尔森

埃尔森智能技术为用户提供专业。机器人3D视觉解决方案，致力于在全球推广3D视觉技术。工业该领域的技术推广和应用。

康耐视

康耐视视觉检测系统(上海)有限公司公司是提供视觉系统，视觉软件，视觉传感器和工业代码阅读器的高级提供商。

基恩士

随着工业随着自动化的快速发展，KEYENCE作为传感器和测量仪器的主要供应商，正在不断开发和制造更新、更可靠的产品，以满足各种制造业的需求。