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70yimeiyuan，bingyucezaijinhouwunianneirengjiangbaochichixudezengchangshitou。raner，suizhegongyingshanghejichengshangbuduandebajiqishijiaoyingyongtuixianggegelingyu
，jiqishijiaozheyixiangduidulidegongnengruhewufengderongrugexingyegeleizidonghuazhuangbeiyudaoleqiansuoweiyoudetiaozhan。
　　
  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
、jingmijiqishijiaozujiandezhuanyeshebeizhizao，dianxingdaibiaoshizuizaodaidongzhenggejiqishijiaoxingyejueqidebandaotizhizaoshebei。congshangyoujingyuanjiagongzhizaodefenleiqiege

，daomoduandianlubanyinshua、貼tie片pian
，這zhe類lei設she備bei都dou依yi賴lai於yu高gao精jing度du的de視shi覺jiao測ce量liang以yi對dui運yun動dong部bu件jian進jin行xing導dao引yin與yu定ding位wei。例li如ru，如ru果guo錫xi膏gao印yin刷shua工gong序xu存cun在zai定ding位wei偏pian差cha
，且qie該gai問wen題ti直zhi到dao芯xin片pian貼tie裝zhuang後hou的de在zai線xian測ce試shi才cai被bei發fa現xian，那na麼me返fan修xiu的de成cheng本ben將jiang會hui是shi原yuan成cheng本ben的de100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。LabVIEW軟(ruan)件(jian)平(ping)台(tai)具(ju)有(you)直(zhi)觀(guan)的(de)圖(tu)形(xing)化(hua)開(kai)發(fa)特(te)性(xing)，使(shi)工(gong)程(cheng)師(shi)把(ba)更(geng)多(duo)的(de)精(jing)力(li)集(ji)中(zhong)在(zai)功(gong)能(neng)開(kai)發(fa)而(er)不(bu)是(shi)代(dai)碼(ma)撰(zhuan)寫(xie)上(shang)。在(zai)整(zheng)體(ti)係(xi)統(tong)開(kai)發(fa)和(he)集(ji)成(cheng)過(guo)程(cheng)中(zhong)，工(gong)程(cheng)師(shi)可(ke)直(zhi)接(jie)利(li)用(yong)對(dui)應(ying)的(de)LabVIEW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(guo)Gigamat 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
　　
　qichehuohuasaidepianxinduhedianjijianjushijuedingqixingnengdeguanjianzhibiao。guoqumoulingxiandeqichehuohuasaizhizaoshangyizhitongguorengongdefangshiduiqijinxingceliang
，yinweiceliangjingdudi，bixucaiyongguoyuyangedechanpindegongchadaixianzhi

，daozhibubiyaodeshengchanyaoqiutigaohechanliangjianshao。weilebaozhengkekaodezhiliangkongzhi，gengkuaidejiancesuduhechanliangdetigao，gaizhizaoshangjuedingjianlijiyujiqishijiaodequansaomiaochicundingliangxitong。
　　
　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PLChejidianqidengshebeitongxin
，wanchengbuhegepindezidongtichugongzuo，mianqulerengongganyu。zhenggexitongjierugongchangyitaiwang，keyijinxingyuanchengdecanshupeizhi，xiaozhunyijichanpinxinxidejilu。youyuceshijingdudetigao

，fangkuanlegongchafanwei

，dafutigaolechanlianghexiaolv。
　 　
　 結論
　　
　 機器視覺應用正由起步時單純的圖像采集、處理分析、結jie果guo判pan斷duan輸shu出chu
，發fa展zhan成cheng為wei自zi動dong化hua係xi統tong重zhong要yao組zu件jian之zhi一yi。但dan是shi，相xiang對dui人ren工gong檢jian測ce的de方fang式shi機ji器qi視shi覺jiao也ye存cun在zai著zhe特te殊shu性xing，一yi定ding程cheng度du上shang體ti現xian在zai其qi靈ling活huo性xing和he應ying變bian能neng力li的de限xian製zhi。處chu理li的de不bu合he適shi的de話hua

，即ji使shi一yi個ge看kan似si很hen小xiao的de新xin功gong能neng引yin入ru，都dou有you可ke能neng導dao致zhi係xi統tong的de重zhong新xin設she計ji。麵mian對dui機ji器qi視shi覺jiao集ji成cheng度du與yu靈ling活huo性xing與yu難nan題ti時shi
，理li想xiang的de工gong業ye軟ruan件jian開kai發fa環huan境jingLabVIEWchengweiyonghukaifapingtaidefeichanghaodexuanze。liyongqizhongjiqishijiaomokuaibaohandefengfufenxiyuchulisuanfa，yonghukeyigenjuqijutixuqiudingzhikaifahuozhejiandanshengjixiangyingdeshijiaogongneng
，gengkeyizhezhongtongyidetuxianghuakaifafangshishixianduiyundongkongzhi

，kebianchengzidonghuakongzhiqi
，shujucaijidengshebeiyugongnengdekaifa
，yijiyusanfangdePLC，工gong業ye設she備bei和he數shu據ju庫ku軟ruan件jian的de無wu縫feng連lian接jie，從cong而er完wan成cheng涵han蓋gai機ji器qi視shi覺jiao功gong能neng在zai內nei的de自zi動dong化hua係xi統tong的de開kai發fa與yu集ji成cheng。得de益yi於yu這zhe種zhong係xi統tong構gou架jia，製zhi造zao商shang能neng夠gou更geng方fang便bian的de將jiang機ji器qi視shi覺jiao功gong能neng引yin入ru到dao其qi生sheng產chan線xian
，降jiang低di了le其qi設she備bei製zhi造zao的de技ji術shu難nan度du，符fu合he機ji器qi視shi覺jiao向xiang著zhe自zi動dong化hua係xi統tong一yi體ti化hua發fa展zhan的de趨qu勢shi。