機器視覺的起步從20世紀80年代開始，到目前為止，從技術發展的角度講，已經經曆了大約3個發展階段。第一階段是色差傳感器階段；第二階段是各種視頻卡紛起階段；disanjieduanshiqianrushishijiaoxitongheshipinkabingcundejieduan。genjuzhejiniandefazhanlaikan，zaijinhoudejinianshishijiaofazhandezhongyaojieduan，erqianrushixitongyejiangbanyanyuelaiyuezhongyaodejiaose。
目前全球整個視覺市場總量大概在60~70 億美元，主要集中在歐美和日本，在中國大約有1~2億美元的市場。按照我國的GDP增長速度8％來說，其中工業增長的份額為20％~30％，按照保守的估計，視覺的增長速度不應該低於10％~15％。
首(shou)先(xian)我(wo)們(men)來(lai)了(le)解(jie)一(yi)下(xia)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)和(he)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)的(de)定(ding)義(yi)。顧(gu)名(ming)思(si)義(yi)，機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)就(jiu)是(shi)用(yong)機(ji)器(qi)代(dai)替(ti)人(ren)眼(yan)來(lai)做(zuo)測(ce)量(liang)和(he)判(pan)斷(duan)。機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)是(shi)指(zhi)通(tong)過(guo)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)產(chan)品(pin)（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將要檢測的目標轉換成數字量信號，這些數字量信號再傳送給專用的圖像處理係統（分嵌入式和視頻卡方式），圖像處理係統根據要檢測的任務要求來設置檢測任務。然後根據判別的結果來控製現場的設備動作。
jiqishijiaoxitongdetedianshitigaoshengchandechanpinzhiliangheshengchanxianzidonghuachengdu。youqishizaiyixiebushiheyurengongzuoyedeweixiangongzuohuanjinghuorenyannanyimanzuyaoqiudechanghe，changyongjiqishijiaolaitidairengongshijiao；同tong時shi在zai大da批pi量liang工gong業ye生sheng產chan過guo程cheng中zhong，用yong人ren工gong視shi覺jiao檢jian查zha產chan品pin質zhi量liang效xiao率lv低di且qie精jing度du不bu高gao，用yong機ji器qi視shi覺jiao檢jian測ce方fang法fa可ke以yi大da大da提ti高gao生sheng產chan效xiao率lv和he生sheng產chan的de自zi動dong化hua程cheng度du。而er且qie機ji器qi視shi覺jiao易yi於yu實shi現xian信xin息xi集ji成cheng，是shi實shi現xian計ji算suan機ji集ji成cheng製zhi造zao的de基ji礎chu技ji術shu。
西門子機器視覺係統屬於嵌入式視覺係統，分為VS100係列和VS700係列。VS100係列是專用型視覺產品，SIMATIC VS 100 係列視覺係統用於特定的圖像處理任務。SIMATIC VS 110用於輪廓檢測、SIMATIC VS 120目標查找和搜索、SIMATIC VS 130二維碼的檢測。傳感器通過“示教”而非編程進行和配置，因而不需要專門的圖像處理知識且價格低廉。
SIMATIC VS 700 係列通用視覺係統主要用於生產過程中的質量檢測和質量控製。這種通用係統可以通過編程完成圖像采集、圖像處理、負載驅動以及聯網通訊（通過PROFIBUS或工業以太網）等所有功能－非fei常chang適shi宜yi於yu在zai一yi個ge測ce試shi循xun環huan中zhong完wan成cheng許xu多duo的de測ce試shi任ren務wu。正zheng是shi由you於yu機ji器qi視shi覺jiao係xi統tong可ke以yi快kuai速su獲huo取qu大da量liang信xin息xi，而er且qie易yi於yu自zi動dong處chu理li，也ye易yi於yu同tong設she計ji信xin息xi以yi及ji加jia工gong控kong製zhi信xin息xi集ji成cheng，因yin此ci，在zai現xian代dai自zi動dong化hua生sheng產chan過guo程cheng中zhong，人ren們men將jiang機ji器qi視shi覺jiao係xi統tong廣guang泛fan地di用yong於yu工gong況kuang監jian視shi、成品檢驗和質量控製等領域。在中國，這種應用也在逐漸被認知，且帶來最直接的反應就是國內對於機器視覺的需求將越來越多。
西門子視覺係統在煙草行業的應用
煙yan草cao行xing業ye在zai中zhong國guo是shi一yi個ge很hen大da的de行xing業ye，每mei年nian都dou可ke以yi為wei政zheng府fu創chuang造zao大da量liang的de稅shui收shou和he就jiu業ye機ji會hui。雲yun南nan是shi中zhong國guo煙yan草cao行xing業ye中zhong最zui重zhong要yao的de省sheng份fen，在zai該gai省sheng有you許xu多duo大da的de煙yan草cao企qi業ye，例li如ru曲qu靖jing煙yan廠chang、玉溪煙廠、紅hong河he煙yan廠chang等deng。這zhe些xie企qi業ye的de管guan理li層ceng高gao度du重zhong視shi產chan品pin的de質zhi量liang，他ta們men也ye願yuan意yi選xuan用yong最zui好hao的de自zi動dong化hua設she備bei來lai提ti升sheng他ta們men產chan品pin的de質zhi量liang。而er煙yan機ji是shi自zi動dong化hua領ling域yu中zhong最zui複fu雜za的de機ji器qi之zhi一yi，同tong時shi香xiang煙yan的de生sheng產chan速su度du又you非fei常chang快kuai。例li如ru，軟ruan包bao線xian的de生sheng產chan速su度du是shi360包/分(fen)鍾(zhong)，由(you)於(yu)生(sheng)產(chan)速(su)度(du)很(hen)快(kuai)且(qie)產(chan)品(pin)的(de)包(bao)裝(zhuang)又(you)非(fei)常(chang)軟(ruan)，所(suo)以(yi)，在(zai)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)有(you)許(xu)多(duo)不(bu)合(he)格(ge)品(pin)產(chan)生(sheng)。及(ji)時(shi)發(fa)現(xian)不(bu)合(he)格(ge)品(pin)並(bing)將(jiang)其(qi)剔(ti)除(chu)是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)，否(fou)則(ze)不(bu)合(he)格(ge)品(pin)將(jiang)會(hui)流(liu)到(dao)下(xia)一(yi)道(dao)工(gong)序(xu)並(bing)被(bei)包(bao)裝(zhuang)和(he)裝(zhuang)箱(xiang)並(bing)流(liu)入(ru)市(shi)場(chang)。對(dui)於(yu)不(bu)合(he)格(ge)品(pin)，盡(jin)管(guan)它(ta)不(bu)影(ying)響(xiang)使(shi)用(yong)，但(dan)它(ta)會(hui)降(jiang)低(di)用(yong)戶(hu)的(de)滿(man)意(yi)度(du)，用(yong)時(shi)也(ye)會(hui)削(xue)弱(ruo)品(pin)牌(pai)價(jia)值(zhi)和(he)產(chan)品(pin)信(xin)譽(yu)度(du)，而(er)所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)絕(jue)對(dui)是(shi)管(guan)理(li)層(ceng)所(suo)不(bu)願(yuan)意(yi)看(kan)到(dao)的(de)。對(dui)於(yu)香(xiang)煙(yan)的(de)包(bao)裝(zhuang)檢(jian)測(ce)，主(zhu)要(yao)有(you)以(yi)下(xia)3類：
■ 軟包檢測
■ 硬包檢測
■ 條盒檢測
youyuruanbaodewaibaozhuangbijiaoruan，rongyibianxing，suoyijianceruanbaoshisuoyoujiancezhongzuinande。duiyuruanbao，yigezuizhuyaodewentishibiaomianposun。erjiancezhuyaobaohanshangbiaodayin（是否漏印，方向是否正確，位置是否正確） ；頂部小花（是否漏印，方向是否正確，位置是否正確）；頂部和底部的內部包裝質量 ，內包裝和外包裝的相關位置檢測等。
因為生產線的速度非常快（6包/秒）而檢測任務又非常複雜和緊急，因此用人工在生產線上發現不合格品並將其剔除是不可能的。
muqiandejiancefangshishirengongchoujian。yejiushishuo，shijishangwufazaixianjiance。erjieguojiushiyouhenduodebuhegepinliurushichang，danguanlicengquewufakongzhiyewufazhidaojutishuliang。
對於高速的應用場合，機器視覺是唯一的解決方案。我們提供西門子新一代機器視覺VS720係列。
該係統使用智能視覺傳感器替代人眼來完成檢測任務和邏輯運算工作，該視覺傳感器在0.4毫秒內捕捉圖像並將其發送到內部處理器中。經處理器數字化後，該機器視覺係統就可以評估其顏色、表麵和尺寸等。根據其計算結果，通過外部接口信號我們就可以實現設備對煙盒的自動檢測和剔除。
選用機器視覺係統，我們可以做到：
■ 減少產品周轉費用
■ 縮短機器停工期
■ 提升產品質量
對於煙包檢測，我們使用兩個視覺傳感器分別對煙包的前部、後部、左部、右部和頂部5個麵進行圖像捕捉，然後用定位分析“軟傳感器” (VS720係列軟件Spectation 功能)確定軟包的邊緣，根據確定邊緣後的實際位置來進行檢測任務。例如，對於頂部的圖像，我們采用諸如密度、特征值計數、模板匹配、測量等“軟傳感器”來實現檢測任務。檢測結果輸出到S7 300 PLC，該控製器進行編程來完成對剔除裝置的控製，輸出信號到執行係統-氣閥來剔除不合格品。
經過在線調試後，我們獲得了滿意的結果。幾乎全部標記過不合格品被全部剔除。現在，實際的不合格率並不高，估計在1%或更低。在正常生產過程中，每秒可生產6包煙，以每天12小時生產計算，每天可生產約265000包，所以說每天的不合格品數量還是比較高。
應ying用yong該gai係xi統tong可ke保bao證zheng不bu合he格ge品pin不bu流liu入ru市shi場chang，這zhe樣yang就jiu可ke以yi提ti升sheng產chan品pin等deng級ji，用yong戶hu的de滿man意yi度du和he潛qian在zai的de品pin牌pai價jia值zhi，當dang然ran也ye可ke以yi降jiang低di回hui收shou的de費fei用yong。該gai項xiang目mu成cheng功gong應ying用yong後hou，我wo們men有you理li由you期qi待dai機ji器qi視shi覺jiao在zai煙yan草cao行xing業ye有you更geng多duo的de應ying用yong。
西門子視覺係統在汽車行業的應用
在zai汽qi車che行xing業ye，產chan品pin的de精jing度du和he質zhi量liang都dou必bi須xu滿man足zu要yao求qiu的de這zhe種zhong需xu求qiu正zheng在zai與yu日ri俱ju增zeng。因yin此ci，現xian在zai汽qi車che行xing業ye生sheng產chan的de特te點dian是shi越yue來lai越yue快kuai的de生sheng產chan周zhou期qi和he大da量liang原yuan材cai料liao和he零ling部bu件jian的de供gong應ying。這zhe就jiu給gei機ji器qi視shi覺jiao係xi統tong提ti供gong了le用yong武wu之zhi地di，機ji器qi視shi覺jiao正zheng逐zhu步bu被bei看kan作zuo任ren何he自zi動dong化hua解jie決jue方fang案an中zhong的de一yi個ge完wan整zheng的de組zu成cheng部bu分fen，成cheng為wei自zi動dong化hua技ji術shu領ling域yu中zhong的de一yi個ge標biao準zhun學xue科ke。
今年紐倫堡舉行的SPS/IPC/DRIVES展示會以機器視覺係統為展示的中心，這一點同樣表明了機器視覺與日俱增的重要性。通過VS100和VS720tuxiangchuanganqi，ximenzizidonghuahequdongjituanzhanshichudaliangdekeyongyuzhizaogongyedegegelingyudeshijiaoxitong。jiqishijiaozhengkuaisudejinrugegelingyu，zhanjuyigeyouyigedegongyebumen。zaidianzigongyezhong，tebieshixianggaojingdudejingpianweizhishibiehuoweizhixiaozhengyijiyongyuSMT（表麵安裝設備）裝配零件檢測這樣的領域，幾年來已經形成了這樣的共識: 現xian在zai要yao滿man足zu高gao質zhi量liang和he生sheng產chan標biao準zhun的de唯wei一yi方fang式shi就jiu是shi使shi用yong靈ling活huo的de圖tu像xiang處chu理li方fang法fa。不bu管guan怎zen樣yang，機ji器qi視shi覺jiao目mu前qian已yi經jing是shi不bu可ke缺que少shao了le，即ji便bian是shi擁yong有you能neng夠gou提ti供gong最zui佳jia精jing度du級ji別bie的de三san維wei自zi動dong裝zhuang配pei和he適shi應ying大da量liang不bu同tong種zhong類lei和he改gai進jin種zhong類lei裝zhuang配pei線xian的de汽qi車che行xing業ye也ye不bu例li外wai。
■ 一個通用的標準的重要性
從cong前qian，機ji器qi視shi覺jiao係xi統tong隻zhi是shi局ju限xian於yu少shao數shu專zhuan家jia人ren員yuan使shi用yong。自zi從cong引yin進jin了le很hen容rong易yi集ji成cheng到dao自zi動dong化hua解jie決jue方fang案an中zhong的de智zhi能neng圖tu像xiang係xi統tong後hou，圖tu像xiang處chu理li在zai自zi動dong化hua技ji術shu領ling域yu中zhong的de應ying用yong以yi難nan以yi置zhi信xin的de速su度du增zeng長chang。西xi門men子zi的de服fu務wu範fan圍wei從cong適shi合he一yi般ban應ying用yong的de通tong用yong係xi統tong，擴kuo展zhan到dao了le所suo有you的de專zhuan用yong係xi統tong，提ti供gong幾ji乎hu適shi合he所suo有you需xu求qiu的de最zui優you解jie決jue方fang案an。
汽qi車che工gong業ye在zai發fa動dong機ji和he變bian速su箱xiang的de製zhi造zao中zhong，使shi用yong西xi門men子zi視shi像xiang係xi統tong檢jian測ce零ling部bu件jian，記ji錄lu裝zhuang配pei零ling件jian的de製zhi造zao日ri期qi。零ling部bu件jian供gong應ying商shang用yong它ta檢jian測ce零ling件jian尺chi寸cun精jing度du，校xiao正zheng汽qi車che零ling部bu件jian的de壓ya力li，還hai可ke用yong於yu正zheng確que安an裝zhuang安an全quan帶dai及ji其qi他ta類lei似si的de安an全quan配pei件jian。
■ 對質量的考慮
改(gai)進(jin)質(zhi)量(liang)和(he)增(zeng)加(jia)產(chan)量(liang)是(shi)世(shi)界(jie)領(ling)先(xian)的(de)汽(qi)車(che)製(zhi)造(zao)巨(ju)頭(tou)選(xuan)擇(ze)投(tou)資(zi)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)。一(yi)個(ge)例(li)子(zi)就(jiu)是(shi)汽(qi)車(che)工(gong)業(ye)使(shi)用(yong)光(guang)學(xue)設(she)備(bei)來(lai)檢(jian)查(zha)彈(dan)簧(huang)裝(zhuang)配(pei)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)。位(wei)於(yu)Erlangen的Heitec AG作為西門子自動化解決方案的提供者，為此定製係統，提供了包括裝卸係統和機器視覺係統的完整解決方案。
檢測裝置是用光學方法檢測彈簧裝配得是否正確。彈簧裝配包括1個金屬軸，內插一個陶瓷圓柱，10個曲片彈簧墊圈和1個終端片。為了能夠檢查正確裝配，將彈簧安裝在一個輪軌上通過傳送帶傳送經過一個攝像機，任何攝像機識別出來不合格的“壞品”都被氣壓缸噴出，而“正品”被運送到一個緩衝站，在這裏它們會被拿去做深加工。
所使用的圖像處理係統包含1個西門子VS110視像傳感器和1個紅外光的照明設備；處理係統由自動傳送設備（能夠支持10個彈簧組）和1個剔除“壞品”的自動噴射裝置組成。整個檢測設備由西門子S7-200控製。
使用該裝置可以顯著提高質量和增加產量。實際上，在Heitec工程師們滿懷信心的認為它能夠使“我們的客戶不用多久就能收回他們的投資”。
西門子視覺係統的特點
■ 西門子VS100--智能實施方案
隨著西門子VS100套件的出現，西門子已經步入一個全新的設備範疇。該範疇包括檢查小零件的形式、型號和位置，也包括按ECC200閱讀2維代碼。並以此為目的設計了VS110、VS120和VS130視圖傳感器，它是一個完整的器件，包括照明單元、控製單元、傳感器和電纜線。
所有VS100範圍內的視圖傳感器都是即插即用的，簡單易學，無需專門的培訓指導。由於該係統是“示教”而不用編程，因此即便是非專業人士也可毫不費力地掌握圖像處理。使用掉電保護可以保存多達15種不同的檢測程序，並可以快速轉換到其他型號或類型。得益於係統傳感器工藝設計的緊湊，使得西門子VS100家族的產品可以與多種傳輸係統，諸如振蕩傳輸係統、傳送帶或者卡具相連。此外，一些標準接口如RS232、Profibus、工業以太網使得視圖傳感器能夠靈活、簡便地集成到複雜的自動控製環境中。
■ 西門子VS720--為專門需求量身定做
新型VS720生產線專門用於處理更為複雜的任務，是西門子VS700通用攝像套件的完美補充，增強了西門子在靈活，通用係統領域中的地位。所有功能，比如圖像捕捉、圖像加工、最終結果的生成以及通信都是結合在一個緊湊的過程中的，是在一個檢測周期進行幾種檢測任務的理想方案。
新套件目前包含有6個智能攝像機滿足機器視覺的不同需求，例如自動檢測、生產監視和零件識別。VS721 CMOS和VS722基本型代表了適用於大批"常規"任務、較為經濟的解決方案。而帶有CMOS攝像頭的VS721，特別適用於精度要求不是非常高而價格比較經濟的場合。VS723是一台用於高速攝影的攝像機，例如包裝技術領域，以及眾多需要執行性能檢測任務的領域，例如表麵檢測。VS724是高分辨率攝像機，提供高達130萬像素，能拍攝非常詳細的圖像，因此非常適合需要高精度的檢測任務。VS725彩色專門用於另外的應用領域。由於該係統具備分析色彩和檢測特定色彩值的能力，因此可以通過彩色碼，安全、可靠地區分零部件，檢測標簽的打印色或是識別膠珠。
■ 麵向自動化世界
VS720係列中的攝像機提供1個集成以太網接口和8個可自由配置的數字輸入、輸出端。攝像機可以很容易地通過以太網連接到網絡上，並接受幾乎任何一台PC機的訪問，因此極大地簡化了設備的維護和診斷。VS鏈接接口模塊可以在一台監視器顯示幾個攝像機所拍攝的圖像。也可以通過Profibus與連接模塊相連，這樣可以省去用做監測功能的另外的PC機。而且，由工業以太網提供的帶寬，能使質量數據和故障圖像快速在外部設備上做備份。
Simatic組zu態tai軟ruan件jian由you於yu具ju有you很hen多duo檢jian測ce功gong能neng，它ta能neng提ti供gong用yong戶hu友you好hao的de方fang法fa來lai建jian立li定ding製zhi的de圖tu像xiang處chu理li解jie決jue方fang案an，即ji在zai無wu攝she像xiang機ji連lian接jie時shi，可ke以yi使shi用yong仿fang真zhen器qi來lai進jin行xing組zu態tai。
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