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?
要yao理li清qing楚chu這zhe個ge問wen題ti,首shou先xian我wo們men必bi須xu要yao明ming確que兩liang個ge最zui基ji本ben概gai念nian,第di一yi何he為wei機ji器qi視shi覺jiao,第di二er何he為wei工gong業ye相xiang機ji。定ding義yi清qing楚chu,是shi為wei了le少shao走zou彎wan路lu。翻fan了le很hen多duo文wen獻xian,感gan覺jiaoAIA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。
zaixisikao,shishishangzhelianggegainianchuandilefeichangzhongyaodexinxi,jiqishijiaoguigenjiedishiyizhongyingyongzhudaoxingjishu,jishiyoushichangheyingyongxuqiulaiqudongde,jiqishijiaobenshenxuyaoyigefuzadeyingjianheruanjianxitongjinxingzhicheng,zheqizhongjiubaokuolekehudejutiyingyongyaoqiu、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。
danshi,womenhuidaogongyexiangjihejiqishijiaodedingyibenzhi,jiuhuifaxianzongyouyixiexingyeshiduigongyexiangjibenshenzuoweijishuheyingyongdezaitiduotixiandejiazhirenkede,yuanyiweiqixiaoyong,jitongguoxiaofeigaileishangpinhefuwuchanshengdemanzuchengdu,laizhifugenggaodejiage。erzuoweigongyexiangjitigongshang,womenyebixusikaoruhezaigongyexianchangzuidachengdudejianggongyexiangjidexiaoyongdaigeikehulaihuoqurenke。cichujiubuqianxudeyiBaumer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. xiangjigongzuofangshixuyaokaolvdaoshijiancewutidejutizhuangtai,youqishiyaoshenkelijiekehujianceyaoqiubeihoudezhenzhengsuqiuweihe,ruhezhenduigaosuyundongpaisheduixiangjijinxingkongzhi,ruheshixianwendingwuguzhangpaishedeng。
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.


