1 概述

　　機(jī)器視覺涉及圖像處理、模式識別、光機(jī)電一體化等領(lǐng)域，通過圖像采集、算法處理和上下游對外通信這三個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同工作，從而實(shí)現(xiàn)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(jìn)，大規(guī)模的應(yīng)用范圍已經(jīng)擴(kuò)展到電子、汽車、半導(dǎo)體、新能源、醫(yī)療、食品、物流等行業(yè)。但隨著精密制造與組裝產(chǎn)業(yè)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(tǒng)的集成度和處理任務(wù)的復(fù)雜度不斷攀升，傳統(tǒng)的軟件開發(fā)和調(diào)試部署方式已經(jīng)不能適應(yīng)要求。針對此行業(yè)痛點(diǎn)，華周智能推出了完全自主研發(fā)的 VisionTech 通用視覺軟件，為客戶解決視覺問題提供了一個(gè)強(qiáng)大、便捷、穩(wěn)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(jìn)行組合，就可以完成各種復(fù)雜的視覺檢測任務(wù)。同時(shí)，軟件采用豐富的通信方式來完成各種通訊控制，實(shí)現(xiàn)同各主流品牌工業(yè)相機(jī)、PLC、I/O 模塊等上下游設(shè)備的連接控制。極大的提高了項(xiàng)目開發(fā)的效率、壓縮現(xiàn)場調(diào)試時(shí)間和降低技術(shù)驗(yàn)證難度。

　圖 1 VisionTech 視覺模塊

　　2 關(guān)鍵技術(shù)

　　視覺項(xiàng)目最大的特點(diǎn)是項(xiàng)目導(dǎo)向個(gè)性化，不同的項(xiàng)目檢測需求多變、工作邏輯復(fù)雜，這就要求通用軟件必須具備豐富的圖像處理算子，同時(shí)為了簡化邏輯和提高開發(fā)效率，需要采用模塊化設(shè)計(jì)，按照檢測功能把這些模塊任意組合成不同的檢測邏輯，達(dá)到快速完成視覺任務(wù)的要求。為解決這個(gè)問題，VisionTech 視覺軟件內(nèi)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(dǎo)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(yè)的多個(gè)工業(yè)項(xiàng)目中被廣泛應(yīng)用，已經(jīng)在現(xiàn)場的批量復(fù)制設(shè)備中驗(yàn)證了穩(wěn)定性。

　　當(dāng)前的自動(dòng)化檢測設(shè)備越來越追求高精度和高速度，為此圖像處理要求達(dá)到亞像素級別的檢測精度和重復(fù)性，同時(shí)模塊調(diào)用的計(jì)算時(shí)間需要達(dá)到毫秒級以下。VisionTech 運(yùn)用精確的邊緣提取技術(shù)和魯棒的輪廓擬合，即使面對復(fù)雜形狀的被測物也能在實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)精確測量。

　　同時(shí)，VisionTech 所有圖像處理算子在底層都采用SSE 技術(shù)進(jìn)行加速優(yōu)化，使得算子的計(jì)算響應(yīng)時(shí)間達(dá)到毫秒級別，在飛拍等實(shí)時(shí)性要求較高的場合也可以輕松勝任。以業(yè)界標(biāo)桿的視覺軟件 HALCON 作對比測試，VisionTech 在精度和耗時(shí)方面毫不遜色。圖 2~ 圖 5 顯示 VisionTech 在計(jì)算精度、重復(fù)性和計(jì)算時(shí)間等方面的測試結(jié)果。

圖 2 找圓 - 計(jì)算時(shí)間對比

　圖 3 找圓 - 重復(fù)性對比

　圖 4 卡尺測量對比

　　3 圖形化編程

　　在算法邏輯確定后，開發(fā)員希望快速地構(gòu)建可運(yùn)行的程序驗(yàn)證檢測結(jié)果，調(diào)試工程師很多時(shí)候也要根據(jù)現(xiàn)場條件的變化改變個(gè)別流程或檢測參數(shù)，這些都要求通用視覺軟件要有更友好的構(gòu)建操作。VisionTech 的設(shè)計(jì)思路是在極短的時(shí)間內(nèi)建立工程，降低對視覺工程師的技能門檻要求，提高項(xiàng)目落地運(yùn)行的效率。

　　為此，在操作上采用友好的“拖拽”方式，只需根據(jù)檢測需求， 拖拽工具圖標(biāo)到檢測邏輯中，不需要編程即可實(shí)現(xiàn)不同檢測邏輯設(shè)定，通過修改有限的參數(shù)即能達(dá)到想要的調(diào)試效果，操作簡單方便。在數(shù)據(jù)流控制方面，不同模塊間的數(shù)據(jù)和邏輯關(guān)系可以根據(jù)需要任意設(shè)置引用，并通過箭頭標(biāo)示，在界面上可以直觀清晰的展示程序結(jié)構(gòu)和流程。

　　VisionTech 可以同時(shí)建立十個(gè)以上檢測流程，支持多線程、多任務(wù)并行處理，各個(gè)任務(wù)之間可以完全獨(dú)立運(yùn)行或者互相關(guān)聯(lián)的方式協(xié)作運(yùn)行。圖 6 所示，部署在機(jī)器手上的兩相機(jī)定位上下料項(xiàng)目的運(yùn)行界面。

圖 5 間隙測量對比

圖 6 VisionTech 運(yùn)行界面

　　4 多樣化的通訊協(xié)議

　　一個(gè)完整的視覺系統(tǒng)除了核心的圖像處理軟件，還需要與相機(jī)、機(jī)器手、PLC、控制器、I/O 等各種設(shè)備協(xié)同合作，才能使自動(dòng)化設(shè)備精準(zhǔn)運(yùn)行。這些設(shè)備的通訊協(xié)議多種多樣，如果沒有完備的通訊模塊，在現(xiàn)場部署時(shí)這些上下游設(shè)備間的聯(lián)合調(diào)試往往要耗費(fèi)大量時(shí)間，降低項(xiàng)目落地應(yīng)用驗(yàn)收的效率。 VisionTech 根據(jù)多年的視覺項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)整合出通用的通訊模塊，包括：常用的網(wǎng)口、串口、Modbus 協(xié)議的應(yīng)用組件;根據(jù)工業(yè)相機(jī)的 GigE 和 USB3 協(xié)議，開發(fā)出支持國內(nèi)外主流品牌相機(jī)的組件，包括支持 Basler、堡盟、?？?、大華等;支持西門子、施耐德、歐姆龍、三菱等主流 PLC 的組件;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(yè)硬件組成模塊化系統(tǒng)，針對不同檢測需求進(jìn)行快速部署和推廣。