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          1. VisionTech 化繁為簡的通用視覺軟件及應用

            時間:2021-01-14 作者: 華周

            摘 要:機器視覺是工業自動化的核心技術,涉及光學成像、圖像處理、模式識別等多個領域。為了簡化視覺系統實現的復雜度,華周推出了VisionTech視覺軟件。通過VisionTech的圖像采集、算法工具、對外通訊和執行單元的組合,就可以實現豐富多樣的機器視覺檢測任務,提高了項目開發的效率和降低調試驗證的難度。

            關鍵詞:機器視覺;高精度檢測;圖形化編程;智能化

            概述

            機器視覺涉及圖像處理、模式識別、光機電一體化等領域,通過圖像采集、算法處理和上下游對外通信這三個環節的協同工作,從而實現各種檢測、判斷、識別、測量定位等功能。隨著中國智能制造2025的推進,大規模的應用范圍已經擴展到電子、汽車、半導體、新能源、醫療、食品、物流等行業。但隨著精密制造與組裝產業智能化對檢測精度、速度和各種傳感器的要求越來越高,視覺系統的集成度和處理任務的復雜度不斷攀升,傳統的軟件開發和調試部署方式已經不能適應要求。針對此行業痛點,華周推出了完全自主研發的VisionTech通用視覺軟件,為客戶解決視覺問題提供了一個強大、便捷、穩定的解決方案。該軟件采用圖形化控件的方法,無需編寫代碼,只需要通過簡單的把各種工具進行組合,就可以完成各種復雜的視覺檢測任務。同時,軟件采用豐富的通信方式來完成各種通訊控制,實現同各主流品牌工業相機、PLC、I/O模塊等上下游設備的連接控制。極大的提高了項目開發的效率、壓縮現場調試時間和降低技術驗證難度。

            關鍵技術

            視覺項目最大的特點是項目導向個性化,不同的項目檢測需求多變、工作邏輯復雜,這就要求通用軟件必須具備豐富的圖像處理算子,同時為了簡化邏輯和提高開發效率,需要采用模塊化設計,按照檢測功能把這些模塊任意組合成不同的檢測邏輯,達到快速完成視覺任務的要求。為解決這個問題,VisionTech視覺軟件內置了上百種圖像處理算子,按照常用的檢測需求組合成4大模塊:圖像識別、缺陷檢測、定位引導和測量(如圖1),這些核心功能模塊在3C電子、新能源電池和印刷包裝等行業的多個工業項目中被廣泛應用,已經在現場的批量復制設備中驗證了穩定性。

            圖1  VisionTech視覺模塊

            當前的自動化檢測設備越來越追求高精度和高速度,為此圖像處理要求達到亞像素級別的檢測精度和重復性,同時模塊調用的計算時間需要達到毫秒級以下。VisionTech運用精確的邊緣提取技術和魯棒的輪廓擬合,即使面對復雜形狀的被測物也能在實時運動中實現精確測量。

            同時,VisionTech所有圖像處理算子在底層都采用SSE技術進行加速優化,使得算子的計算響應時間達到毫秒級別,在飛拍等實時性要求較高的場合也可以輕松勝任。以業界標桿的視覺軟件HALCON作對比測試,VisionTech在精度和耗時方面毫不遜色。圖2~圖5顯示VisionTech在計算精度、重復性和計算時間等方面的測試結果。

            圖2  找圓-計算時間對比

            圖3  找圓-重復性對比

            圖4  卡尺測量對比

            圖5  間隙測量對比

            圖形化編程

            在算法邏輯確定后,開發員希望快速的構建可運行的程序驗證檢測結果,調試工程師很多時候也要根據現場條件的變化改變個別流程或檢測參數,這些都要求通用視覺軟件要有更友好的構建操作。VisionTech的設計思路是在極短的時間內建立工程,降低對視覺工程師的技能門檻要求,提高項目落地運行的效率。

            為此,在操作上采用友好的“拖拽”方式,只需根據檢測需求,拖拽工具圖標到檢測邏輯中,不需要編程即可實現不同檢測邏輯設定,通過修改有限的參數即能達到想要的調試效果,操作簡單方便。在數據流控制方面,不同模塊間的數據和邏輯關系可以根據需要任意設置引用,并通過箭頭標示,在界面上可以直觀清晰的展示程序結構和流程。

            VisionTech可以同時建立十個以上檢測流程,支持多線程、多任務并行處理,各個任務之間可以完全獨立運行或者互相關聯的方式協作運行。圖6所示,部署在機器手上的兩相機定位上下料項目的運行界面。

            圖6  VisionTech運行界面

            多樣化的通訊協議

            一個完整的視覺系統除了核心的圖像處理軟件,還需要與相機、機器手、PLC、控制器、I/O等各種設備協同合作,才能使自動化設備精準運行。這些設備的通訊協議多種多樣,如果沒有完備的通訊模塊,在現場部署時這些上下游設備間的聯合調試往往要耗費大量時間,降低項目落地應用驗收的效率。

            VisionTech根據多年的視覺項目經驗整合出通用的通訊模塊,包括:

            1)常用的網口、串口、Modbus協議的應用組件;

            2)根據工業相機的GigE和USB3協議,開發出支持國內外主流品牌相機的組件,包括支持Basler、堡盟、???、大華等;

            3)支持西門子、施耐德、歐姆龍、三菱等主流PLC的組件;

            4)支持光源控制器和I/O卡的組件。

            通過VisionTech的通訊模塊,能夠無縫地和常用的工業硬件組成模塊化系統,針對不同檢測需求進行快速部署和推廣。


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