工业视觉技术的发展趋势

机器视觉工业373

Perry West的文章带我们走过了机器视觉技术在全球的发展历程,在机器视觉技术之所以能够快速发展并成为人类社会不可或缺的经济力量,最核心的原因是他给传统的制造业插上了腾飞的翅膀。从半导体行业的蓬勃,到触摸屏行业成为工业的新宠,始终有一个幕后英雄,就是机器视觉技术。通过视觉的定位引导,我们获得了更加高效精准的加工产品;通过视觉的测量和检测,我们呢拥有的对产品质量更量化的定义;通过视觉的特征分类和分析,我们未产线的质量工艺给出了改进的要点。即使经历经济周期调整和世界经济危机这样巨大的考验,机器视觉技术和行业也会一如既往地发展,在过去、今天和未来都将成为整个世界经济的重要组成部分。

2008年以来经济环境变化,使全球的机器视觉行业都受到了一定的影响,这在几家国际知名机器视觉领军企业的年报中已经体现出来。机器视觉的未来前景如何?什么时候能走出经济环境的低谷?几乎所有的机器视觉企业和相关行业企业都在问这样一个问题。进日,美国工业自动化学会在全球机器视觉行业分析报告中,给出了他们对机器视觉未来的判断。结合凌云的市场开拓实践,我们愿以此文来和业界共同分享对机器视觉未来的展望。

AIA报告指出:尽管受到经济环境周期变化的影响,但从长远角度看,至少有四条增长路径推动机器视觉销售的持续增长。机器视觉行业拥有稳健光明的未来。这四条增长路径是:

  1. 机器视觉产品能注入的价值的提升;
  2. 机器视觉在“未来工厂”中扮演的角色;
  3. 机器视觉技术为发展中国家的经济现代化中注入力量。
  4. 机器视觉产品价值的提升

首先是机器视觉产品价值的提升。机器视觉产品的价值体现在它能为工业生产带来产量的增加和产品质量的提升,并在此同时降低生产成本。机器视觉的这种价值推动了工业生产的快速发展,使工业生产企业真正从中受益。同样的,工业生产的快速发展也进一步刺激了机器视觉产品的销售,这使机器视觉行业得到长期的持续增长,并将继续给这个行业带来财富。

机器视觉产品价值的提升源于关键技术的发展以及次级组件成本降低所带来器视觉产品平均价格的下降。人们可以用同样的价格购买到更高性能的产品,并为生产行业注入更多的价值。

工业视觉技术的发展趋势

性能的增长

性能的增长很容易理解,如对于相机本身,相机的分辨率、帧频、数据率都有了很大的变化,如现在已经出现了一亿(10000万)像元的数字相机。不仅如此,在相同的像元分辨率下,帧频也有显著的提升,像Teli 的CSC12M25BMP19相机,在1200万的分辨率下可以实现25fps的帧频,再如DALSA的Falcon4M60,在400万的像素分辨率下实现60fps的帧频,这使得机器视觉产品可以用于更高的生产速度,并进行更精确的检测。

机器视觉产品的性能的提升和周边技术的发展是离不开的,如计算机相关技术、接口相关技术等。大家都有很深的体会,CPU的处理速度、内存容量、各类DSP/FPGA处理能力的提升,这些为大数据量的复杂处理带来的可能。同时接口技术的飞速发展和标准化,如总线技术PCIe,数字接口技术Camera Link、GigE Vision、IEEE 1394b、USB3.0等都已经或即将成为机器视觉发展推动力量。从下表我们可以瞥见,这些技术在性能上跨量级的进步。

驱动力

参数

之前最大

目前最大

相机

更高的分辨率

芯片帧频

1000Pixels

30/s

10 Mega pixel

500/s

电脑相关

-更快的处理器

-更快的总线

-286X

ISA 16MB/s

4核

PCI Express 2,500MB/S

数据传输

接口

模拟信号

Camera link Full

次级组件价格的下降

另外一个突出的趋势是机器视觉和其他电子产品子配件单价的逐渐下降。例如硬盘在过去的15年里,相同容量的硬盘价格平均每年都会下降90%。同样,电脑内存的价格也急剧下降。在1964年,2K容量的Univac 内存价格是$102,529,到1979年12K容量的CMOS 内存价格是$7,000。而1988年,8MBs的DRAM 内存可以用$800的价格买到。到了2003年,一个更大容量的512MBs仅仅$79。而现在,2048MBs的DDR2内存的价格仅有$30!这种容量和单价的关系当然符合摩尔定律。

小型化和集成化

小型化和集成化

性能增长和低价的同时,又一个重要趋势是小型化和集成化。智能相机是集成化的产物,智能相机将光学、成像、采集和图像处理集成在一个模块化的器件上,相当于一台基于PC的机器视觉系统。未来智能相机将得到更广泛的发展,以适应工业生产的需要。而又一个概念— “芯片级视觉系统”Vision on Sensor正在越来越多地被人们所认识,它是将智能相机所能承担的全部角色集成到一个小小的低功耗的芯片上,通过高度集成化的芯片设计,使机器视觉系统体积更小,成本也更低。在不久的将来就会被普遍采用,它离我们并不遥远。

机器视觉产品发展趋势

基于以上的技术趋势,我们不难看到机器视觉产品的主要趋势,首先是速度和分辨率的提升,另外还有就是更多的会用到颜色信息,以上趋势都会产生对数据率的更高要求,从而带来对带宽更高的要求。当然从模拟向数字产品的转换也将成为必然。

其他的发展趋势还包括:追求更高的性价比、在特定的应用中小型化和功能集成化,出现更小尺寸的模块化方案。

机器视觉产品发展趋势

  1. 更快的速度
  2. 更大的功率
  3. 数字化
  4. 更小的外形尺寸
  5. 高度集成化
  6. 高分辨率
  7. 更宽的光谱探测范围
  8. 低价格
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