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機器視覺 目光銳利
 

【作者: 王明德】   2015年11月16日 星期一

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全球製造業從自動化走向智慧化需求趨勢,機器視覺技術及相關應用在各國快速升溫,由於工業製造過程中,品管向來是最後產品品質最後把關的環節,在機器視覺技術未臻成熟前,過去向以人力作業,不過產品檢測單調且冗長的作業模式,容易使操作者出現疲勞、注意力分散等問題,後期機器視覺技術逐漸精進,足以擔當產品檢測重任,因此開始被導入產線,機器視覺的引進產線,大幅提高了產能,同時也有效降低成本,在此優勢下,製造業者導入機器視覺作為檢測應用的度越來越快。


圖一
圖一

機器視覺顧名思義是透過機器來取代人眼,進而大幅縮短測量時間與減少人為判斷誤差,機器視覺技術就像是人類的雙眼,將雙眼所視的影像畫面,完整不漏地傳送到控制晶片,最後再透過控制程式進行即時分析處理,再加上,機器視覺系統的檢測精準度相當高,不僅能在短時間內獲得大量資訊,亦能達到自動處理之需求。


以近年來市場開始出現的機械手臂整合機器視覺為例,過去機械手臂並沒有視覺設計,其動作必須在事前精準設定,再配合輸送帶上料件的準確擺放,讓機械手臂正確取放,整合機器視覺後,機械手臂可以自動判斷料件的擺放位置,調整夾具位置抓取料件,此一作法將可大量縮短輸送帶上的作業時間。


除此機械手臂外之外,機器視覺也開始積極整合運動控制、量測儀器與電腦平台,市場人士指出,在產線自動化及工廠智慧化中,機器視覺應用將會日趨普及,而設備尺寸漸小與長距離檢測將會是發展趨勢,另一趨勢是與其他系統的整合,現在智慧工廠所要求的解決方案,多會由機器視覺及運動控制所組成,再搭配中控設備與通訊系統,四者合一,成為完整解決方案。


目前機器視覺技術在工業產品品質檢測已趨廣泛,尤其是應用在針對產品外觀缺陷以及尺寸量測的檢測上,企業可透過結合高階機器視覺技術的測量檢測設備自動調整待測物位置、方向以及量測設定的點,避免因量測點、對準邊緣、調整焦距等容易人為因素所導致的量測誤差,為產品品質把關,進一步提昇企業在市場上的競爭力。


技術精進 市場板塊移動


線性掃描也是這幾年機器視覺設備的重點發展,其作法是透過超高速線掃瞄攝影機,持續對待測物進行即時畫面擷取,再經由影像擷取卡將所擷取的影像傳送到電腦進行影像分析處理,如此一來,便能夠針對產品檢測以及NG品判斷,並在NG判定位置標示出缺陷位置標記。


線掃描攝影機的優點,在於高解析度影像的應用,線掃描攝影機擁有高解析度影像處理能力,不管在取像速度與範圍、成本效益、控制性等都比面掃描來得高且優良,隨著機器視覺圖像處理技術的發展,在高速、大幅面、高精度的檢測項目中,線掃瞄攝影機發揮了特有的優勢,更快速地解決客戶的要求。


從近年來的機器視覺發展可以看出幾個趨勢,首先是數位訊號處理,機器視覺應用層面包羅萬象,透過科技發展所產生的識別系統及應用領域,不斷推陳出新,在目前一切要求自動化、精準化以及高速化的前提下,除了許多非接觸性的自動化檢測工作都開始利用這些數位訊號處理系統來完成。


此一方式不但能配合自動化機械高速生產作業,降低生產成本;同時,利用電腦統計分析還能提供測試資訊及管理記錄,提高校正、診斷的功能,除此之外,許多在過去屬於艱困或危險的監測環境,透過視覺影像數位化處理的程序來處理,也會是最經濟有效的方式。


另外機器視覺的市場板塊也有變化,這幾年自動化市場需求,逐漸從OEM設備商轉向終端應用客戶,此一改變造成了對於硬體產品的板塊移動,過去對於OEM廠商來說,視覺產品最重要的是應用的彈性;而終端使用者則希望降低開發程序,透過穩定的設備及直覺性應用的系統來快速上手,因此這次展出的多數設備,都強調了簡易型態的操作介面。


精準要求漸趨嚴苛


就整體來看,應用機器視覺技術的工業自動化與智慧化的相關需求日益增多,尤其台灣於自動化產業相關技術已相當成熟,伴隨著機器視覺的介入,自動化將朝著更智慧、更快速的方向發展,而使用者對於「精度」與「準確」上的要求也會越來越嚴苛,未來機器視覺的發展,將會導向應用面與整合需求的兩個不同領域,一方面是在應用層面包括檢測、 測量、 產品識別、 表面檢測等,規格的競爭將愈趨激烈, 廠商思考的問題將會在提供品質穩定的影像、完整支援的介面產品線、要求高性價比的產品以及容易整合的後端軟體為其重點。


而在基礎工廠自動化控制定位工作,由於動作需求為簡單亦具重複性工作,講求「反應速度迅速」,這類產品僅需簡單分析元件即可執行,將以價格為市場導向,另一方面,針對不同應用面向亦需要高度彈性整合與技術支援,可提供簡單的擷取後端分析的需求。


在控制定位市場,視覺產品的標準必須設定簡單、堅固及耐用;此外支援不同的軟體控制介面,透過簡單得程式碼即可整合至生產線系統中;此外,基於此類應用的「獨立」需求,部分廠商推出Smart Camera設備,這類產品除了前述的設定簡單、堅固、耐用及適用於各種不同環結外,由於其直接將分析演算元件整合在攝影機中,不需外接後端分析設備,直接變身成為機器手臂的「眼睛」。由於這類產品體積較小,亦可獨立運作,亦成為使用者矚目的產品。


總體而言,不論技術如合多元發展,所有業者仍一致同意,不同的技術應用仍針對使用者不同的需求來進行選擇,如何提供最適化的組合,才是機器視覺廠商首先必須注意的面向,所有業者都同意,重點在於「後端的解決方案」,一味追求高階發展或價格優勢,並無意義。


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