機器視覺可以捕捉、觀察和分析那些從前無法想象的任務。
想將檢測時間降低一個數量級、提高檢測質量、降低成本、增加工人滿意度、提高安全性和減少不確定度?先進的機器視覺技術是你的絕好選擇。用戶、系統集成商和機器視覺產品供應商跟蹤了如下結果：
■ 與3英里每小時(mph)的人眼檢測速度相比，自動3D檢測速度可以達到30英里每小時。
■ 無級調解產品的機器人維修。
■ 以200m/min的速度對生產和結構疵點進行網面檢測，比肉眼速度快10倍。
■ 每秒記數450個形狀各異、大小不同的物體，精度高達99%。
■ 每份中可以對1200個不同顏色和大小的產品進行檢測并做出合格判定，可以設置10個以上的合格判據，精度在95%到99%之間。花費只有預期的1/3，9個月即可收回成本。
為了更快的進行檢測，Nagle Rearch將Scik3D技術整合到獲專利的Georgetown Rail Aurora軌道檢測系統之中。
圖片顯示了木制枕木(圖1)和混凝土枕木(圖2)。圖3是裝載視覺系統的卡車，可以消除人為檢測的困難和不準確。
圖1
圖2
圖3
感受機器視覺帶來的便利包括：
3D攝像頭可以以30mph的速度監測鐵路
你愿意沿著鐵路邊走邊找疵點，還是愿意坐在車上以30mph的速度前行，而把工作留給3D攝像頭去完成，并且可以每小時檢測70000節鐵軌，每天檢測幾百英里?對于9英尺枕木的檢測長期以來被認為是軌道維護的“寶石”，它可以確保工人的安全、舒適，且便于制定維護計劃。
當檢查員們沿著鐵軌邊走邊對每一根枕木進行判斷的時候，高穩定性的枕木檢測向傳統的鐵軌檢測和枕木維護發起了挑戰，為什么?
■ 肉眼檢測人員對“好”或“壞”的判斷準則是一直變化的;
■ 兩個檢測人員對同一根鐵軌的評價不可能完全一致;
■ 檢測人員在每一次評價上只能用僅僅1秒鐘;
■ 而且鐵路路況條件繁復多變。
來自于德克薩斯州Austin公司的Nagle發現2D檢測并不適合枕木的檢測，原因是枕木表面的污染物很多。Nagle將3D版本的Sick Ranger高速攝像頭集成到軌道用小型載貨車上，用來檢測枕木的幾何結構，不考慮顏色和對比度的影響。此產品叫作Georgetown Rail Aurora 3D軌道檢測系統(獲美國和國際專利)，它可以記錄鐵軌的全尺寸，每個坐標方向上以每小時30公里的速度捕捉三位表面圖像，解析度可以達到0.04英寸。
Georgetown Rail號稱此系統可以精確地檢測木制枕木、混凝土枕木、鐵釘、
鉚釘和枕木墊板。它還可以測量枕木間距和鐵軌基座腐蝕程度。
Nagle列舉了一系列用戶分析軟件，它們可以處理數以G計的數據，并針對超過12個枕木條件生成詳細報告，對有問題的枕木還可以回傳3D圖像。檢測完成后48小時內，可以針對軸承、曲率、標題、英里標識、枕木位置的全球定位數據、鐵軌接縫檢測、單一枕木或枕木群上的鐵軌基座腐蝕、軌底坡、枕木間距、枕木墊板和鐵釘分級等信息增加變量，以符合用戶需求。
在北美廣泛使用的Aurora系統迅速擴展到歐洲和其他市場。視頻展示了3D檢測系統的強大功能。
www.georgetownrail.com/aurora.php
www.nagleresearch.com
www.sickusa.com/machinevision
散落物體計數
對數量、次數以及軸承滾球、化學藥粒、種子、醫藥品等高速高頻落體加工領域中的對象位置的測量對系統的精確測量能力提出了新的要求。這樣的系統可以改進生產廠商的流程和控制質量。傳統的技術已經弊端盡露：
油脂皮帶機系統不是實時測量系統，需要測量前預處理。LED/光電檢測或者柵格提供實時、高速的測量，但是其空間解析度不高，最低只能檢測4mm的物體，而且對多種物體形成的物塊也無能為力。
帶有一個線掃描攝像頭的基于機器視覺的系統已經證明比油脂皮帶機系統和LED/光電柵格檢測法更好，但是單一攝像頭仍舊無法區別物塊或多重物體，因為其太接近了，看起來就像一個物體。
通過使用 V I Engineering機器視覺系統輔以 National Instruments組件、軟件和在同一個平面垂直于敏感區域的2個線%%掃描攝像頭和線性背景光源，John Deere每秒鐘可以計數450個零件。
設計的目標是為John Deere搭建一套系統，用于時間間距和高速下落物體XY軸物位的檢測，區分物塊中的每一個物體，同時確保精度高于99%，檢測速率每秒200個。
V I Engineering公司設計了一套基于
IEEE1394 的線掃描攝像頭和逆光單元的機器視覺系統。使用了專門的圖像采集算法，性能超過預期。最小檢測尺寸小于1mm，最大檢測尺寸超過25mm，物體下落速率可以高達每秒450個。系統采用了National Instruments Labview公司的NI圖像開發模組和針對1394的NI-Imag組件。PC需插裝一塊NI PCI-8252接口卡，連接兩個先掃描攝像頭。PCI Express技術協助完成規范系統以及機器視覺。
此系統的開發性能超過了預期要求，可以識別、匹配、計數和測量不規則形狀的物體。John Deere使用此系統協助產品開發和完善加工工藝。
通過使用逆光技術，每一個物體都表現為白色背景上的一個黑色質點，表面狀況、亮度和顏色都無需關注，所以視覺算法不用隨著物體的外觀作調整。僅靠著兩個攝像頭的圖像，視覺算法就可以匹配和區分所有物體，并且還能區分成堆物塊。
遠心鏡頭可以消除物體失真，但是為了節約成本，補償是通過軟件來實現的。
www.ni.com
www.pciexpress.org
www.viengineering.com
敏銳的機器人視覺
SIR——意大利一家機器制造商，專營機器人產品，它使用
Cognex公司的PatMax視覺工具開發了一套獨一無二的自動化工作單元，用于二次加工(打磨和表面處理)。二次加工刀具是預先集成在系統中的。二次加工需要很多決策技巧，由于產品是隨機的，而且也沒有兩把刀具是完全一樣的。反復的磨損，使刀具已經喪失了原來的形狀，這樣就無法計算刀具輪廓。
機器人在視覺系統實時刀具形狀預測的幫助下將刀具定位。視覺系統還能記住刀柄的類型，然后掃描刀刃，計算重構原始形狀。得到輪廓之后，第一次刀刃分析會區別分析每一個不規則點。太多的偏差會觸發正常工作循環的修改。
這里唯一可以確定的就是鈍刀鋒導致的無限變異。作為應對，SIR在兩處使用
Cognex的視覺系統，使Kuka機器人工作起來完好如初。
視覺系統分析完成之后，會選擇一個標準輪廓恢復刀具的原始形狀，第二個分析循環校驗刀刃等級，修改工作參數，例如進刀速度和入刀角度。下一步確定入刀點，避免損壞刀柄，如果考慮角度和刀尖形狀，甚至連出刀點也可以確定。機器人手臂夾持刀具分別研磨每一邊，然后沖刷刀具，確保刀刃邊緣平滑，最后冷沖刃口。
Kuka機器人裝配有Cognex視覺系統：一塊MVS-8501圖像采集卡，帶有PatMax、Blob和Caliper工具的VisionPro軟件。采集卡連接一個標準解析度的模擬攝像頭，光源作為可選組件。
www.cognex.com
www.kuka.com
www.sir-mo.it
紡織品加工業關注速度和精度
紡織品加工業的特點是產品的多樣性，每一步的錯誤會影響下一步的生產。紡織工業產品種類繁多，從傳統的機織或針織布料到車輛和保護器具用玻璃纖維和功能針織品。在以前，紡織品的檢測分兩步。首先，機器操作人員關注工藝流程，將生產的各項參數調整到可以接受的范圍內。此時的生產率不能超過150件每分鐘，否則質量判別將僅限于粗略評價。其次，詳細地流水線下檢測將更多地針對生產瑕疵。整個檢測流程可以由多個檢測人員同步進行，每個檢測人員的能力會很大程度上影響檢測結果。
這臺標簽機是由Shelton Vision Systems使用Dalsa視覺技術進行設計，包括一個可用于探測缺陷和標記、并對其分類的低角度檢測平臺。
Shelton Vision Systems公司開發了Shelton WebSpector表面檢測系統。此系統在一條玻璃纖維生產線上對生產和結構瑕疵的檢測速度高達每分鐘200m，而精度和穩定性都高于肉眼在每分鐘20m的速度下的檢測性能。它可以識別并記錄變化，包括產品尺寸、寬度、顏色、生產率、環境和織物構造。Shelton說此系統使用Dalsa Spyder系列線掃描CCD(電荷耦合裝置)攝像頭，確保了低光照條件下的性能，并且有較高的性價比。Dalsa X64-CL iPro通過抓圖方式獲取數據;Dalsa WiT 8.3是基于視覺變成的視覺軟件。
www.dalsa.com
www.sheltonvision.co.uk/vision
質量檢測中的精確合格判定
Mold-Rite Plastics Inc.是專業的制藥業容器和外殼生產商，它正致力于提高生產線自動檢測的質量，以達到制藥業的嚴格要求。要對不同顏色和尺寸的蓋子和外殼進行超過10種的合格判定，速率要達到每分鐘1200個。一套質量檢驗程序用于確保合格判定的準確率在95%和99%之間，遠遠超過從前。
Mold-Rite自動化的經理Dave Cross安裝了此系統，他說道：蓋子的直徑從1英寸到4英寸不等，顏色各異，相應地，生產蓋子的流水線的顏色也顏色各異。
在安裝模式下(上圖)，操作員可以輕松安裝蓋子周圍的環、以及兒童傷害的預防裝置。西門子視覺系統從這里學習和安裝檢測。在運行模式下，底部右側的缺陷圖顯示“正常”，允許用戶在產品運行時設置容忍度。
Siemens公司和Mold-Rite公司的Cross等人合作，搭建模擬視覺系統，以求研究視覺系統以及機器設計上需做的變化。(大約$12,000作為系統集成的費用被投入到此項目中，不包括在機器視覺系統本身的費用之內。)Siemens公司承諾準確率會達到95%甚至更高。
雖然人眼每秒鐘可以模糊地看到20個蓋子，是滾輪和傳送帶的配合可以使每一個零件就像白色閃光一樣，但對于攝像頭來說，已經足夠了。
一個典型的用戶界面可以使操作員迅速搭建起視覺系統，用來檢測不同的蓋子和顏色組合。
Siemens Energy & Automation機器視覺系統美國市場部經理Glenn Symonds說：Siemens公司的 Simatic 1744 Visionscape Accelerated Frame抓圖器安裝在電腦上，再與兩個先進的CM1100雙速掃描攝像頭相連。DF-150-3紅色環形燈和BL75x75紅色背光作為蓋子的照明。Simatic Opto IO板作為與PLC的接口，接受處罰和控制信息，傳送通過與否和系統狀態信息。這套系統的優點是，一套系統就可以檢測所有型號的蓋子，操作工和技術人員很容易上手。Cross說Mold-Rite在原型搭建和設計上的費用是$7,000到$8,000，全部的費用大約只占預期的2/3，他很巧妙地回避了總費用。他說，成本9個月可以收回。
www.mrpcap.com
www.sea.siemens.com/mv
機器視覺照明在白天和夜間的區別
正如西門子能源和自動化集團描述的那樣，在沒有強有力的算法和流程視覺圖片控制器之前，合理的照明可以在圖片里造成“白天和夜間”的區別，以便分析。從圖片比對不同的照明類型：光環(左圖)和連續散射照明器(右圖);光環和背光;亮環和暗環。西門子Nerlite業務的網站可以做更多的解釋：www.nerlite.com/Selector.html
