工業相機,效用幾何?
rujin,rengongzhinengbeichengweijingjifazhandexinyinqing,erzuoweirengongzhinenghexinjishuzhiyideshijiaojishuyedequehuole,huodaofanshihegongyezidonghuaxiangguandeqiyeruguobugaodianshijiaojishuhuozhechanpindou“不好意思跟人家打招呼”。
但伴隨著市場火爆,與此形成鮮明對比的卻是總體上國內工業相機價格的慘烈競爭、機器視覺行業從業人員的艱辛、尤you其qi是shi技ji術shu主zhu導dao型xing視shi覺jiao公gong司si,其qi工gong程cheng師shi不bu是shi在zai客ke戶hu處chu調tiao試shi,就jiu是shi在zai去qu客ke戶hu調tiao試shi的de路lu上shang,如ru此ci付fu出chu與yu回hui報bao真zhen的de成cheng比bi例li嗎ma?如ru此ci,從cong事shi機ji器qi視shi覺jiao行xing業ye,那na還hai真zhen的de是shi“我猜到了開頭,卻沒有猜到這樣的結局”。當然,現在說結局還太早,正火著呢!
火歸火,但馬克思老早就教育我們“要透過現象看本質”。這麼火的市場,我們必須要思考為什麼工業相機的價格競爭如此慘烈?隨便一個500萬的CCD相機價格較5年前下跌了50%都不止,慘啊!如果說工業相機對於高端製造業來說真的有價值,那除了慘烈的價格競爭究竟還有
效用幾何?
yaoliqingchuzhegewenti,shouxianwomenbixuyaomingquelianggezuijibengainian,diyiheweijiqishijiao,dierheweigongyexiangji。dingyiqingchu,shiweileshaozouwanlu。fanlehenduowenxian,ganjiaoAIA的定義還是比較簡潔明了。首先,機器視覺的(MV)指的是“針對所有硬件和軟件相結合的工業和非工業應用,為基於圖像采集和處理功能的設備提供操作引導”參考[1]。而工業相機指的是“一yi種zhong用yong於yu機ji器qi視shi覺jiao係xi統tong的de成cheng像xiang裝zhuang置zhi,該gai成cheng像xiang係xi統tong包bao括kuo成cheng像xiang傳chuan感gan器qi芯xin片pian和he各ge種zhong基ji於yu電dian子zi的de功gong能neng,它ta們men將jiang物wu體ti的de視shi覺jiao圖tu像xiang一yi起qi轉zhuan換huan為wei電dian子zi脈mai衝chong”參考[2]。對不起,翻譯水平就這樣,先將就著看吧。
仔(zai)細(xi)思(si)考(kao),事(shi)實(shi)上(shang)這(zhe)兩(liang)個(ge)概(gai)念(nian)傳(chuan)遞(di)了(le)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)信(xin)息(xi),機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)歸(gui)根(gen)結(jie)底(di)是(shi)一(yi)種(zhong)應(ying)用(yong)主(zhu)導(dao)型(xing)技(ji)術(shu),即(ji)是(shi)由(you)市(shi)場(chang)和(he)應(ying)用(yong)需(xu)求(qiu)來(lai)驅(qu)動(dong)的(de),機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)本(ben)身(shen)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)複(fu)雜(za)的(de)硬(ying)件(jian)和(he)軟(ruan)件(jian)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)支(zhi)撐(cheng),這(zhe)其(qi)中(zhong)就(jiu)包(bao)括(kuo)了(le)客(ke)戶(hu)的(de)具(ju)體(ti)應(ying)用(yong)要(yao)求(qiu)、軟件、工業電腦、工業相機、鏡頭和光源等。請參考圖一Baumer公司的示意圖。

該gai圖tu傳chuan遞di了le兩liang個ge信xin號hao,第di一yi,工gong業ye相xiang機ji產chan品pin最zui核he心xin的de價jia值zhi並bing不bu在zai於yu其qi本ben身shen價jia格ge有you多duo低di,或huo者zhe說shuo為wei客ke戶hu省sheng了le多duo少shao錢qian,而er是shi做zuo為wei關guan鍵jian的de成cheng像xiang技ji術shu和he圖tu像xiang處chu理li軟ruan件jian的de硬ying件jian載zai體ti,能neng夠gou為wei解jie決jue客ke戶hu問wen題ti和he應ying用yong帶dai來lai多duo大da的de效xiao用yong抑yi或huo價jia值zhi。第di二er,想xiang要yao做zuo工gong業ye相xiang機ji銷xiao售shou或huo市shi場chang,如ru果guo隻zhi懂dong低di價jia競jing爭zheng,不bu去qu深shen入ru了le解jie客ke戶hu需xu求qiu,我wo們men嚴yan重zhong點dian可ke以yi說shuo這zhe是shi不bu負fu責ze任ren的de,至zhi少shao對dui客ke戶hu
而er言yan沒mei有you實shi現xian其qi效xiao用yong最zui大da化hua。那na麼me,工gong業ye相xiang機ji的de效xiao用yong最zui直zhi接jie的de體ti現xian在zai什shen麼me地di方fang?優you秀xiu的de圖tu像xiang品pin質zhi?卓zhuo越yue的de信xin噪zao比bi?高gao幀zhen率lv和he高gao分fen辨bian率lv?其qi實shi,針zhen對dui工gong業ye相xiang機ji而er言yan,這zhe些xie都dou不bu是shi事shi兒er,否fou則ze還hai真zhen沒mei資zi格ge稱cheng其qi為wei工gong業ye相xiang機ji。最zui重zhong要yao的de,其qi實shi很hen簡jian單dan,必bi須xu要yao穩wen定ding!穩定!穩定!對不起,重要的事情說三遍。當然,要做到這些,企業必須避免惡性競爭,有能力和財力持續進行產品研發投入。
為什麼這麼說?直白來講,如果一台工業相機連續每天工作24小時,不存在掉線、丟幀等最基本問題,而且能與現場其它電氣設備完美兼容,無疑會讓機器視覺的檢測效率極大提升、工程師會節省大把的時間用於更有價值的技術開發,而不是“一直在路上”、當機器視覺機器高效的轉化為現實生產力的時候,“人工智能成經濟發展的新引擎”也將不在是夢想。
當(dang)然(ran),做(zuo)為(wei)應(ying)用(yong)驅(qu)動(dong)型(xing)的(de)產(chan)品(pin),不(bu)得(de)不(bu)承(cheng)認(ren)工(gong)業(ye)相(xiang)機(ji)在(zai)某(mou)些(xie)行(xing)業(ye)的(de)需(xu)求(qiu)價(jia)格(ge)彈(dan)性(xing)是(shi)非(fei)常(chang)大(da)的(de),如(ru)果(guo)對(dui)工(gong)業(ye)相(xiang)機(ji)的(de)幀(zhen)率(lv)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)沒(mei)有(you)太(tai)多(duo)的(de)要(yao)求(qiu),圖(tu)像(xiang)噪(zao)聲(sheng)或(huo)多(duo)或(huo)少(shao)不(bu)影(ying)響(xiang)檢(jian)測(ce),那(na)麼(me)這(zhe)個(ge)行(xing)業(ye)必(bi)然(ran)成(cheng)為(wei)一(yi)片(pian)紅(hong)海(hai),大(da)量(liang)的(de)同(tong)質(zhi)替(ti)代(dai)品(pin)出(chu)現(xian)、用戶關心更多的是能省多少錢以及短期快速收益,最終的結局必然是價格趨同。要做這些行業,那對不起,隻有能玩兒的起的去玩了。
但dan是shi,我wo們men回hui到dao工gong業ye相xiang機ji和he機ji器qi視shi覺jiao的de定ding義yi本ben質zhi,就jiu會hui發fa現xian總zong有you一yi些xie行xing業ye是shi對dui工gong業ye相xiang機ji本ben身shen做zuo為wei技ji術shu和he應ying用yong的de載zai體ti多duo體ti現xian的de價jia值zhi認ren可ke的de,願yuan意yi為wei其qi效xiao用yong,即ji通tong過guo消xiao費fei該gai類lei商shang品pin和he服fu務wu產chan生sheng的de滿man足zu程cheng度du,來lai支zhi付fu更geng高gao的de價jia格ge。而er做zuo為wei工gong業ye相xiang機ji提ti供gong商shang,我wo們men也ye必bi須xu思si考kao如ru何he在zai工gong業ye現xian場chang最zui大da程cheng度du的de將jiang工gong業ye相xiang機ji的de效xiao用yong帶dai給gei客ke戶hu來lai獲huo取qu認ren可ke。此ci處chu就jiu不bu謙qian虛xu的de以yiBaumer工業相機舉例吧,我們其實一直在攀登高峰(此處絕對說的是登山,Baumer的旗幟最高登上過海拔8163米的瑪納斯魯峰)。從產品本身來說,Baumer工業相機目前均采用了主流的CMOS傳chuan感gan器qi,隻zhi是shi在zai產chan品pin特te點dian和he功gong能neng開kai發fa上shang不bu斷duan的de貼tie近jin客ke戶hu,深shen刻ke理li解jie客ke戶hu針zhen對dui工gong業ye應ying用yong的de訴su求qiu。就jiu工gong業ye現xian場chang而er言yan,我wo們men發fa現xian有you幾ji個ge主zhu要yao特te點dian:1. 環境複雜,很多現場要考慮在潮濕、粉塵、強電磁幹擾等條件下工業相機如何穩定工作。2. 工業設備針對不同應用要求,要考慮相機供電方式、與其它設備(如PLC、PC)的兼容性、相機接口方式、與客戶端軟件的兼容性等等。3. 相(xiang)機(ji)工(gong)作(zuo)方(fang)式(shi)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)是(shi)檢(jian)測(ce)物(wu)體(ti)的(de)具(ju)體(ti)狀(zhuang)態(tai),尤(you)其(qi)是(shi)要(yao)深(shen)刻(ke)理(li)解(jie)客(ke)戶(hu)檢(jian)測(ce)要(yao)求(qiu)背(bei)後(hou)的(de)真(zhen)正(zheng)訴(su)求(qiu)為(wei)何(he),如(ru)何(he)針(zhen)對(dui)高(gao)速(su)運(yun)動(dong)拍(pai)攝(she)對(dui)相(xiang)機(ji)進(jin)行(xing)控(kong)製(zhi),如(ru)何(he)實(shi)現(xian)穩(wen)定(ding)無(wu)故(gu)障(zhang)拍(pai)攝(she)等(deng)。
首先,就防護等級而言,Baumer工業相機針對客戶應用目前專門研發了防護等級為IP67的寬溫相機,工作環境溫度可以達到-40 °C 至+ 70 °C,而且相機內部集成溫度傳感器,可以實時監控相機溫度。此外,該係列相機特別針對現場惡劣環境進行測試,最高可承受100g的衝擊和10g的震動,實乃“任你虐我千百遍我仍待你如初戀”啊。

其次,針對工業現場供電,Baumer采用了8-30V DC的寬電壓供電方式,相機觸發采用debouncer等濾波設計,確保相機不受現場幹擾可以穩定接受觸發訊號。為了確保高精度測量數據的溫度性,Baumer所有相機傳感器都封裝在散熱支架上,良好的散熱可以確保芯片的噪聲較低,數據的時間漂移得到良好控製。

再次,針對特別苛刻的檢測要求,例如,Baumer專門基於SONY Pregius芯片發布了曝光時間最短1us的係列產品,確保針對高速運動物體拍照的清晰度和對比度。針對大數據傳輸,Baumer研發了基於萬兆網(10GigE)接口的1200萬分辨率相機,最高幀率達到335fps,相機內部帶有2GB的存儲。針對火的不行不行的3D應用,Baumer也推出了基於FPGA編程的3D相xiang機ji,該gai相xiang機ji擁yong有you一yi個ge適shi用yong於yu激ji光guang三san角jiao測ce量liang的de專zhuan用yong的de預yu安an裝zhuang程cheng序xu。借jie此ci,可ke以yi在zai相xiang機ji內nei以yi亞ya像xiang素su的de精jing確que度du定ding位wei激ji光guang線xian的de焦jiao點dian,以yi便bian僅jin傳chuan輸shu輪lun廓kuo數shu據ju,從cong而er大da幅fu減jian少shao需xu要yao傳chuan輸shu的de數shu據ju量liang。最zui高gao 1200 萬像素的分辨率、在4K 的線寬和 128 線時高於 2.5 kHz 的分布率,即便在加工速度很高時該相機也能可靠地識別出最細微的偏差等等。
zongzhi,womensuozuodeyiqie,jinjinshizainulidejianggongyexiangjizaijiqishijiaozhongdexiaoyongzuidachengdudefahuichulai,wangdaleshuoweizhongguodexianjinzhizaogongxianweibozhili,wangxiaoleshuoxiwangBaumer工(gong)業(ye)相(xiang)機(ji)給(gei)用(yong)戶(hu)帶(dai)來(lai)愉(yu)悅(yue)的(de)使(shi)用(yong)體(ti)驗(yan),不(bu)再(zai)讓(rang)工(gong)程(cheng)師(shi)因(yin)為(wei)硬(ying)件(jian)的(de)不(bu)穩(wen)定(ding)而(er)耗(hao)費(fei)精(jing)力(li)和(he)時(shi)間(jian),這(zhe)些(xie)對(dui)企(qi)業(ye)而(er)言(yan)都(dou)是(shi)巨(ju)大(da)的(de)成(cheng)本(ben)。由(you)此(ci)我(wo)們(men)相(xiang)信(xin)總(zong)有(you)那(na)麼(me)一(yi)天(tian),我(wo)們(men)敬(jing)愛(ai)的(de)視(shi)覺(jiao)工(gong)程(cheng)師(shi)們(men)不(bu)會(hui)再(zai)那(na)麼(me)辛(xin)苦(ku),耳(er)邊(bian)可(ke)以(yi)少(shao)點(dian)工(gong)控(kong)機(ji)的(de)嗡(weng)嗡(weng)聲(sheng),也(ye)不(bu)用(yong)整(zheng)天(tian)麵(mian)對(dui)屏(ping)幕(mu)的(de)幽(you)光(guang)滿(man)頭(tou)大(da)汗(han);每當飛鳥入林,抬頭看到的是家中的嫋嫋炊煙。
參考:
[1] By “machine Vision” we mean all industrial and non-industrial applications where a combination of hardware and software provide operational guidance to devices in the execution of their functions based on capture and processing of images.
[2] Definitation of MV camera: AIA defines an imaging device utilized in a machine vision system that contains an imaging sensor chip and various electronic-based functionalities that together convert a visual image of an object into electronic impulse.


