機器視覺市場
   機器視覺作為工業自動化係統的重要組成之一，其技術與應用也隨著自動化行業的發展而日益成熟。具體體現在：圖像處理能力和速度不斷增強
、光電器件性能的提高
、各類標準的逐漸統一以及價格的相對降低。據AIA(自動成像協會)的市場研究調查報告，2006年全球機器視覺市場規模已經超過了70億(yi)美(mei)元(yuan)，並(bing)預(yu)測(ce)在(zai)今(jin)後(hou)五(wu)年(nian)內(nei)仍(reng)將(jiang)保(bao)持(chi)持(chi)續(xu)的(de)增(zeng)長(chang)勢(shi)頭(tou)。然(ran)而(er)，隨(sui)著(zhe)供(gong)應(ying)商(shang)和(he)集(ji)成(cheng)商(shang)不(bu)斷(duan)的(de)把(ba)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)應(ying)用(yong)推(tui)向(xiang)各(ge)個(ge)領(ling)域(yu)，機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)這(zhe)一(yi)相(xiang)對(dui)獨(du)立(li)的(de)功(gong)能(neng)如(ru)何(he)無(wu)縫(feng)的(de)融(rong)入(ru)各(ge)行(xing)業(ye)各(ge)類(lei)自(zi)動(dong)化(hua)裝(zhuang)備(bei)遇(yu)到(dao)了(le)前(qian)所(suo)未(wei)有(you)的(de)挑(tiao)戰(zhan)。
　　
  機器視覺的應用及挑戰

   機器視覺應用主要可分為兩類：
　　
　 一類是用於大規模或者高測試要求的生產線上
，如包裝、印刷
、分揀等
，或者在野外
、核電等不適合人員工作的環境中，利用機器視覺方式代替傳統人工測量或檢試，同時實現人工條件下無法達到的可靠性
、精確度及自動化程度。
　　
　 另一類應用是必須用到高性能
、精(jing)密(mi)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)組(zu)件(jian)的(de)專(zhuan)業(ye)設(she)備(bei)製(zhi)造(zao)，典(dian)型(xing)代(dai)表(biao)是(shi)最(zui)早(zao)帶(dai)動(dong)整(zheng)個(ge)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)行(xing)業(ye)崛(jue)起(qi)的(de)半(ban)導(dao)體(ti)製(zhi)造(zao)設(she)備(bei)。從(cong)上(shang)遊(you)晶(jing)圓(yuan)加(jia)工(gong)製(zhi)造(zao)的(de)分(fen)類(lei)切(qie)割(ge)

，到(dao)末(mo)端(duan)電(dian)路(lu)板(ban)印(yin)刷(shua)

、tiepian，zheleishebeidouyilaiyugaojingdudeshijiaoceliangyiduiyundongbujianjinxingdaoyinyudingwei。liru，ruguoxigaoyinshuagongxucunzaidingweipiancha，qiegaiwentizhidaoxinpiantiezhuanghoudezaixianceshicaibeifaxian，namefanxiudechengbenjianghuishiyuanchengbende100倍以上。
　　
　 然(ran)而(er)，在(zai)上(shang)述(shu)應(ying)用(yong)中(zhong)，機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)功(gong)能(neng)很(hen)少(shao)作(zuo)為(wei)孤(gu)立(li)的(de)係(xi)統(tong)
，而(er)是(shi)以(yi)整(zheng)個(ge)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)或(huo)者(zhe)設(she)備(bei)的(de)有(you)機(ji)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)之(zhi)一(yi)出(chu)現(xian)，也(ye)往(wang)往(wang)在(zai)配(pei)合(he)邏(luo)輯(ji)控(kong)製(zhi)，運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)
，數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)，通(tong)信(xin)網(wang)絡(luo)以(yi)及(ji)企(qi)業(ye)數(shu)據(ju)庫(ku)管(guan)理(li)等(deng)其(qi)它(ta)功(gong)能(neng)時(shi)
，才(cai)能(neng)真(zhen)正(zheng)發(fa)揮(hui)出(chu)其(qi)優(you)勢(shi)。構(gou)建(jian)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)，除(chu)了(le)完(wan)成(cheng)從(cong)光(guang)源(yuan)調(tiao)配(pei)到(dao)圖(tu)像(xiang)處(chu)理(li)軟(ruan)件(jian)開(kai)發(fa)係(xi)列(lie)過(guo)程(cheng)外(wai)

，更(geng)是(shi)麵(mian)臨(lin)著(zhe)與(yu)上(shang)述(shu)種(zhong)種(zhong)複(fu)雜(za)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)功(gong)能(neng)集(ji)成(cheng)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)挑(tiao)戰(zhan)。單(dan)一(yi)的(de)視(shi)覺(jiao)開(kai)發(fa)軟(ruan)硬(ying)件(jian)方(fang)案(an)
，往(wang)往(wang)使(shi)得(de)自(zi)動(dong)化(hua)係(xi)統(tong)整(zheng)體(ti)的(de)開(kai)發(fa)周(zhou)期(qi)
、成cheng本ben和he不bu確que定ding性xing風feng險xian都dou要yao由you製zhi造zao方fang或huo者zhe集ji成cheng商shang來lai承cheng擔dan。機ji器qi視shi覺jiao與yu自zi動dong化hua係xi統tong集ji成cheng的de困kun難nan
，很hen大da程cheng度du上shang阻zu礙ai了le其qi在zai相xiang對dui保bao守shou的de工gong業ye自zi動dong化hua領ling域yu的de應ying用yong。
　　
　 基於NI LabVIEW和機器視覺係統的解決方案
　　
　 麵對上述挑戰，NI LabVIEW軟件平台及其機器視覺係統給出了很好的解決方案。
　　
　 讓我們先從軟件的角度看機器視覺的開發與集成過程：首先借助高效便捷的配置軟件VBAI（應用於自動檢測的機器視覺生成器）和全麵的視覺模塊(涵蓋了對所有製式和標準的相機的支持
，提供模式匹配、OCR、顆粒分析、二維條形碼識別等數百種圖像處理功能)，用戶可以在交互式的開發環境中驗證不同的相機和光源設置、采集方式與圖像處理算法，然後再將確認的步驟自動生成對應於LabVIEW的可執行程序。LabVIEWruanjianpingtaijuyouzhiguandetuxinghuakaifatexing，shigongchengshibagengduodejinglijizhongzaigongnengkaifaerbushidaimazhuanxieshang。zaizhengtixitongkaifahejichengguochengzhong，gongchengshikezhijieliyongduiyingdeLabVIEW工具包和模塊，在統一的平台下以相同的方式完成運動控製、數據采集

、工業通信和人機界麵等功能
，實現與各種PAC（可編程自動化控製器）

、PLC、工業設備
、OPC客ke戶hu端duan及ji企qi業ye數shu據ju庫ku的de連lian接jie與yu通tong信xin。對dui於yu這zhe種zhong開kai發fa模mo式shi
，無wu論lun是shi經jing驗yan豐feng富fu的de集ji成cheng商shang還hai初chu級ji開kai發fa者zhe
，都dou得de以yi從cong不bu同tong設she備bei所suo對dui應ying的de專zhuan用yong甚shen至zhi私si有you開kai發fa方fang式shi與yu平ping台tai
、驅動與協議
、設備間互間的物理通信與同步這些困境中解放出來，大幅降低了係統集成的難度和成本。
　　
　 從硬件體係架構來看，基於PC的機器視覺係統由於其開放性和靈活性，在提供強大的處理能力的同時

，也較容易實現與其它功能的集成，但是PCdejiagouyouyukekaoxinghetijidengyuanyin

，bingbunengwanquanmanzugongyeyingyongdexuqiu。lingyizhongfangshishiqianrushijiagou，shiyongjiandan
，kekaoxinggao
，danshigongnengxiangduidanyi，kejichengdujiaocha。weilejiejuezhexiemaodun，NI在其緊湊型的機器視覺係統(CVS)中
，通過集成LabVIEW實時、FPGA技術，前所未有的實現了在同一嵌入式硬件平台下完成I/O與通信協議的靈活定製以及運動

，可同時采集、處理3路圖像信號，並保證係統的堅固性和可靠性，達到工業現場惡劣環境下的應用要求（圖1）。

   下xia麵mian我wo們men通tong過guo兩liang個ge實shi例li分fen析xi

，具ju體ti探tan討tao如ru何he利li用yong開kai放fang靈ling活huo的de軟ruan硬ying件jian平ping台tai集ji成cheng機ji器qi視shi覺jiao和he多duo域yu功gong能neng應ying用yong，實shi現xian係xi統tong集ji成cheng複fu雜za度du降jiang低di及ji開kai發fa周zhou期qi的de縮suo短duan。
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　  基於LabVIEW及同步的機器視覺、運動控製、數據采集的自動化半導體晶圓分類係統
　　
　在半導體製造業
，晶圓切割前必須根據其厚度（THK）
、全厚度誤差(TTV)、彎曲度(BOW)、翹曲度(WARP)等deng電dian氣qi及ji物wu理li參can數shu進jin行xing細xi致zhi分fen類lei，以yi達da到dao嚴yan格ge的de容rong差cha要yao求qiu。為wei保bao證zheng測ce量liang精jing度du，傳chuan統tong采cai用yong單dan點dian測ce量liang方fang式shi，需xu消xiao耗hao大da量liang的de測ce試shi時shi間jian。為wei此ci，美mei國guoGigamat Technologies公司研發出新一代的全掃描自動分類設備(圖2)，以提高吞吐率並要求能達到單點測試下的精度和重複性要求，這在技術上是相當大的挑戰。

  圖.2自動化半導體晶圓分類係統 

   新全自動晶圓分類係統充分利用了LabVIEW平台及其配套工具包
，該係統分為晶圓對準和測量兩個工作步驟。對準過程使用線掃描圖像采集方式和3軸運動控製

，通過同步圖像采集與底盤旋轉速率

，在1秒內完成整張晶片6百萬象素的圖像采集
，利用LabVIEW視覺算法判斷晶片中心位置、平坦度和其它特性，據此調整晶圓位置實現其與參數測量平台完全匹配。測量步驟要求對上下表麵間距測量的分辨率小於0.0001mm
，其解決辦法是在LabVIEW平台下應用NI運動控製工具生成平滑的圓弧及螺旋軌跡組合，精確控製旋轉中的晶片位置
，使用NI數據采集卡完成多通道同步進行的探針高速、高密度測量，實時記錄對應位置，據此進行相關計算處理，獲取各項參數信息，最終得出分類的結果。
　　
　除了以上的核心步驟外，該係統還包括了：觸摸屏人機界麵；基於RS-485通信的晶圓升降機控製；用於光源、機器功率和真空設備的數字I/O控製；以及與Microsoft Access數據庫連接以實現加工過程數字化加工。而這些功能，都是在LabVIEW平台下統一開發完成，Gigmat的經理這樣評論“如果沒有LabVIEW以及NI 機器視覺，運動控製和數據采集產品的同步
，這個項目就不可能達到經濟可行”。
　　
　NI緊湊型機器視覺係統幫助汽車火花塞檢測達到6Sigma的重複性標準
　　
　汽(qi)車(che)火(huo)花(hua)塞(sai)的(de)偏(pian)心(xin)度(du)和(he)電(dian)極(ji)間(jian)距(ju)是(shi)決(jue)定(ding)其(qi)性(xing)能(neng)的(de)關(guan)鍵(jian)指(zhi)標(biao)。過(guo)去(qu)某(mou)領(ling)先(xian)的(de)汽(qi)車(che)火(huo)花(hua)塞(sai)製(zhi)造(zao)商(shang)一(yi)直(zhi)通(tong)過(guo)人(ren)工(gong)的(de)方(fang)式(shi)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)，因(yin)為(wei)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)低(di)，必(bi)須(xu)采(cai)用(yong)過(guo)於(yu)嚴(yan)格(ge)的(de)產(chan)品(pin)的(de)公(gong)差(cha)帶(dai)限(xian)製(zhi)，導(dao)致(zhi)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)生(sheng)產(chan)要(yao)求(qiu)提(ti)高(gao)和(he)產(chan)量(liang)減(jian)少(shao)。為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)可(ke)靠(kao)的(de)質(zhi)量(liang)控(kong)製(zhi)，更(geng)快(kuai)的(de)檢(jian)測(ce)速(su)度(du)和(he)產(chan)量(liang)的(de)提(ti)高(gao)，該(gai)製(zhi)造(zao)商(shang)決(jue)定(ding)建(jian)立(li)基(ji)於(yu)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)的(de)全(quan)掃(sao)描(miao)尺(chi)寸(cun)定(ding)量(liang)係(xi)統(tong)。
　　
　係統由IEEE 1394相機、環形光源
、堅固的NI CVS嵌入式機器視覺係統以及LabVIEW軟件開發平台構成。采集的火花塞圖像通過火線傳入CVS，在其上運行實時的圓形邊緣檢測等特殊算法，而通過對欠采樣的控製找到精度與處理時間的平衡點
，測量精度達到0.01mm
，完全滿足6Sigma標準。隨後
，CVS通過其數字端口與生產線上的PLC和he繼ji電dian器qi等deng設she備bei通tong信xin，完wan成cheng不bu合he格ge品pin的de自zi動dong剔ti除chu工gong作zuo，免mian去qu了le人ren工gong幹gan預yu。整zheng個ge係xi統tong接jie入ru工gong廠chang以yi太tai網wang，可ke以yi進jin行xing遠yuan程cheng的de參can數shu配pei置zhi，校xiao準zhun以yi及ji產chan品pin信xin息xi的de記ji錄lu。由you於yu測ce試shi精jing度du的de提ti高gao
，放fang寬kuan了le公gong差cha範fan圍wei
，大da幅fu提ti高gao了le產chan量liang和he效xiao率lv。
　 　
　 結論
　　
　 機器視覺應用正由起步時單純的圖像采集

、處理分析
、jieguopanduanshuchu
，fazhanchengweizidonghuaxitongzhongyaozujianzhiyi。danshi
，xiangduirengongjiancedefangshijiqishijiaoyecunzaizheteshuxing

，yidingchengdushangtixianzaiqilinghuoxingheyingbiannenglidexianzhi。chulidebuheshidehua，jishiyigekansihenxiaodexingongnengyinru，douyoukenengdaozhixitongdezhongxinsheji。mianduijiqishijiaojichengduyulinghuoxingyunantishi
，lixiangdegongyeruanjiankaifahuanjingLabVIEW成cheng為wei用yong戶hu開kai發fa平ping台tai的de非fei常chang好hao的de選xuan擇ze。利li用yong其qi中zhong機ji器qi視shi覺jiao模mo塊kuai包bao含han的de豐feng富fu分fen析xi與yu處chu理li算suan法fa
，用yong戶hu可ke以yi根gen據ju其qi具ju體ti需xu求qiu定ding製zhi開kai發fa或huo者zhe簡jian單dan升sheng級ji相xiang應ying的de視shi覺jiao功gong能neng，更geng可ke以yi這zhe種zhong統tong一yi的de圖tu像xiang化hua開kai發fa方fang式shi實shi現xian對dui運yun動dong控kong製zhi，可ke編bian程cheng自zi動dong化hua控kong製zhi器qi
，數shu據ju采cai集ji等deng設she備bei與yu功gong能neng的de開kai發fa，以yi及ji與yu三san方fang的dePLC，gongyeshebeiheshujukuruanjiandewufenglianjie，congerwanchenghangaijiqishijiaogongnengzaineidezidonghuaxitongdekaifayujicheng。deyiyuzhezhongxitonggoujia，zhizaoshangnenggougengfangbiandejiangjiqishijiaogongnengyinrudaoqishengchanxian
，jiangdileqishebeizhizaodejishunandu
，fuhejiqishijiaoxiangzhezidonghuaxitongyitihuafazhandequshi。