机器视觉已经形成一个产业。正是基于其诱人的市场魅力,目前进入这一产业链的公司日益增多。可是究竟如何进入这一领域并且能够成为其中的环中环呢?这是一个值得我们深思的问题。本文便是一位机器视觉专家的一家观点,刊登于此,请业内参考。
一、机器视觉概述
1、机器视觉概念
机器视觉(Machine Vision)是基于视觉技术的一门边缘科学,其核心技术是视觉处理,并通过对视觉处理来执行进一步的检测与控制等。美国制造工程师协会( SME Society of Manufacturing Engineers )机器视觉分会和美国机器人工业协会( RIA Robotic Industries Association ) 的自动化视觉分会对机器视觉的定义为:“机器视觉是通过光学的装置和非接触的传感器自动地接收和处理一个真实物体的图像,以获得所需信息或用于控制机器人运动的装置”。机器视觉系统是机器视觉的现实表现形式。
2、机器视觉系统类型
根据机器视觉的定义,依据光学特征可分为可见光机器视觉系统(基于CCD或CMOS等传感器)和非可见光(基于X光、红外光以及超声波等传感器)机器视觉系统,根据应用领域则可以分为工业机器视觉系统和非工业机器视觉系统,通常从事工业自动化人员只把工业机器视觉系统称作机器视觉而把非工业机器视觉系统称为图像装置或图像系统。
3、机器视觉系统特点
■ 精度高:设计优秀的机器视觉系统能够对一千个或更多目标的一个进行空间测量。因为此种测量不需要接触目标,所以对目标没有损伤和危险,同时由于采用了计算机技术,因此具有极高的精确度。
■ 连续性:机器视觉系统可以使人们免受疲劳之苦。因为没有人工操作者,也就没有了人为造成的操作变化。多个系统可以设定单独运行。
■ 灵活性:机器视觉系统能够进行各种不同的信息获取或测量。当应用变化以后,只需软件做相应变化或者升级以适应新的需求即可。
■ 标准性:机器视觉系统的核心是视觉图像技术,因此不同厂商的机器视觉系统产品其标准是一致的,这为机器视觉的广泛应用提供了极大的方便。
二、机器视觉系统构成
机器视觉系统用计算机来分析一个图像,并根据分析得出结论,然后给出下一步工作指令。现今机器视觉系统有两种应用:1、机器视觉系统可以探测目标(监视、检测与控制);2、机器视觉也可以用来创造一个部件,即运用光学器件和软件相结合直接指导制造过程(虚拟制造)。 无论那种应用,通常机器视觉系统由如下的子系统或其中部分子系统构成:传感检测系统、光源系统、光学系统,采集系统(相机),图像处理系统(或图像采集卡),图像测控系统(图像与控制软件),监视系统,通讯 / 输入输出系统,执行系统,警报系统等。机器视觉系统具体可分解成产品群:
1) 传感系统:传感器以及与其配套使用的传感控制器等;
2) 光源系统:光源以及与其配套使用的光源控制器等;
3) 光学系统:光圈、镜头及光学接口等;
4) 采集系统:数码相机、CCD、CMOS、红外相机、超声探头等;
5) 图像处理系统:图像采集卡、数据控制卡等;
6) 图像测控系统:图像采集、图像处理、图像分析、自动控制等软件;
7) 监视系统:监视器;
8) 通讯/输入输出系统:通讯链路或输入输出设备;
9) 执行机构:机械手及控制单元;
10) 警报系统:警报设备及控制单元;
11) 根据具体行业需要所形成的具有某种特殊功能的机器视觉系统设备。
这些产品群中具有机器视觉系统产品典型特征的是:光源、光学、相机、采集卡、测控板卡、嵌入系统、软件、芯片、机械手、根据具体行业应用而形成的机器视觉系统设备等。
三、机器视觉产业实施
1、开发生产
光学接口、专用相机、测控板卡、测控软件、图像芯片、行业小型化系统设备、连接线缆、连接器。
1) 光学接口:开发生产显微图像系统光学接口、远距离图像系统光学接口,包括通用型和定制型两类。通用型包括LEICA、ZEISS、OLYMPUS、NIKON以及国内部分显微镜与CCD或CMOS相机光学接口,这些显微镜市场使用量大,可以进行批量生产;其他显微镜与这些显微镜有区别的,可以采用产品定制方式;远距离图像系统光学接口主要满足望远镜与相机的连接,采用产品定制方式。该类产品可以通过光学厂OEM制造。1998年显微图像光学接口已经申请中国专利。
技术要求:需要了解显微镜原理、CCD/CMOS成像原理、需要懂光学。
市场要求:需要了解显微镜市场及应用状况、需要知道显微图像和远距离图像应用领域,属于技术销售范畴。
资金要求:资金需求量很小,关键有合适的工厂提供OEM生产服务。
市场容量:市场范围广,竞争厂商少,较低的价位依然能保持较高的利润率。
2)专用相机:或称专用图像系统,如显微目镜图像系统、放大图像系统、光学检查系统等。这类产品的特征是相机体积小、携带方便、配合监视器即可满足适时观测需要、结合电脑又可实现采集功能,价格低廉,但使用量大,主要用于实验、教学、手术、电子行业检查等。该类产品可以自己开发生产,也可以通过摄像头厂商OEM制造。
技术要求:需要了解光学知识,另外对于显微目镜图像系统需要了解显微镜倍率。
市场要求:需要了解低端生物显微镜和材料显微镜在学校的应用、在研究和测量单位的应用、在医疗单位的应用、在保健品领域的应用状况、在电子行业的应用等,基本属于普通产品销售范畴。
资金要求:资金需要量小,最好与低档显微镜厂商合作。
市场容量:市场范围较广,竞争厂商较少,通常批量采购,较低价位依然可以保持相当的利润。
3)测控板卡:包括测控板和测控卡两种类型。测控板又称背板,通常为多层电路板,板面压接或焊接连接器,满足多通路控制应用,主要应用于大屏幕视觉设备(CPCI结构)、工业通信设备(CPCI结构)、生产控制设备(VME结构)、SMT设备(VME结构)、测控仪器(PXI结构)、通信交换设备(CPCI结构)等,该产品可采用自行电路设计后交PCB板厂生产,之后自行进行连接器压接。测控卡主要起系统测量或控制功能,可以采用把测控软件烧录到系统卡方式来实现,主要用于测控仪器,不同领域仪器烧制不同软件即可,具有很强的应用灵活性。
技术要求:需要精通电路原理与电路设计,精通电路设计软件;需要了解CPCI、VME/VME64、PXI标准以及各自适合的应用领域;需要了解连接器知识;需要了解软件烧录方式及烧录设备;需要了解测控软件应用包括应用平台。
市场要求:需要了解大屏幕、工业通信设备、生产控制设备、 SMT设备、测控仪器、通信交换设备各自用途、市场状况、发展趋势等等,属于典型的技术销售范畴。
资金要求:资金量要求小,但对PCB板厂有较高要求,不太能量产。
市场容量:客户定制产品比较多,难以量产,市场竞争较小,通常为相关设备企业配套,具有比较高的利润率。通常16槽14层控制板市场价约为8000RMB/PC,生产成本2000-3000RMB/PC。控制卡则根据功能差别较大。
4)测控软件:根据应用领域不同,可以开发不同类型的应用软件,可以是完整软件,也可以是模块;可以单独作为产品,也可以配合板卡成为一体化产品。
技术要求:必须精通计算机技术、软件编程、算法原理、算法应用、硬件知识等,另外需要懂行业标准、行业术语及其意义等。
市场要求:必须了解软件应用领域、通常客户使用习惯、服务方便等,属于技术销售范畴。
资金要求:主要为人力资源成本,具有很大的弹性。
市场容量:巨大,具有少量竞争,可以采用产品与配套相结合的方式。市场价格根据行业的差别、产品的差别都具有很大的差别性,可以从几百到几十万人民币每套。
5)图像芯片:开发设计专用的测控图像芯片,生产交付专业IC厂商执行即可,不多做论述。
6)系统设备:指行业小型化应用系统设备,如电子领域自动光学检测系统、电子领域自动点胶系统、电子领域PCB检测系统、电子领域线材自动焊点系统、电子领域IC表面检测系统、电子领域IC电路检测系统(显微图像)、电子领域手机按键检测系统、电子领域连接器检测系统、电子领域键盘检测系统、电子领域塑胶控制系统、食品领域质量检测系统、食品领域包装检测系统、烟草领域包装内容检测系统(X光图像)、饮料领域灌装检测系统(可见光图像、超声图像)、喷码检测系统、条码检测识别系统、建筑领域震动测量系统(远距离图像)、机械领域自动焊接系统、机械领域疲劳检测系统(显微图像)、机械领域磨具制造控制系统、钢铁领域自动测量切割系统、印刷领域质量检测系统、纺织领域质量检测系统、纺织领域自动印花系统、玻璃领域缺陷检测系统、玻璃领域玻径检测系统、制药领域自动物料系统、陶瓷领域表面检测系统(红外图像)、珠宝领域测量加工系统(显微图像CAM)、饰品领域自动雕刻系统(图像CAM)、煤炭领域安全控制系统(红外图像)、石化领域污染控制系统(显微图像)、电力系统高压探测系统(红外图像)、消防领域火情控制系统(红外图像)、抗灾领域堤坝自动探测系统(红外图像)、医疗领域辅助检测系统(多类别:可见光图像、超声图像、红外图像、X




