前言
針對(duì)高性價(jià)比，中低算量的視覺應(yīng)用，我們采用運(yùn)動(dòng)控制與機(jī)器視覺一體化解決方案。該方案利用B系列控制器多核高算力的硬件架構(gòu)以及分布式軟件部署技術(shù)，集成機(jī)器視覺算法，在控制器內(nèi)部完成機(jī)器視覺計(jì)算并與運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)交互。從而提高數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)效率，讓視覺檢測(cè)部署更方便，成本更低，性能也得到保證。
視覺運(yùn)控一體機(jī)的基本架構(gòu)
視覺運(yùn)控一體機(jī)中嵌入了開源OpenCV和自主研發(fā)的視覺處理SDK。一方面，用戶可以在控制器上使用開源OpenCV自由搭建視覺處理程序，通過控制器同時(shí)操作直連相機(jī)、處理圖像和運(yùn)動(dòng)控制，以實(shí)現(xiàn)視覺運(yùn)算以及運(yùn)動(dòng)控制一體化方案。
使用視覺+運(yùn)控一體方案，用控制器內(nèi)部的視覺模塊和運(yùn)動(dòng)控制器模塊橋接數(shù)據(jù)，免去了控制器和外部視覺系統(tǒng)建立通訊和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，不但大大簡(jiǎn)化了部署成本，也節(jié)約了視覺控制溝通的時(shí)效性，大幅度提高了整體加工效率，也簡(jiǎn)化了不同類型產(chǎn)品服務(wù)分離的麻煩，讓客戶實(shí)現(xiàn)技術(shù)一體化帶來的價(jià)值體驗(yàn)。
另一方面，為了優(yōu)化視覺處理性能，下一代視覺運(yùn)控一體控制器，還會(huì)集成高性能視覺SDK，用戶可以更加高效、安全地進(jìn)行更為復(fù)雜的視覺處理。
視覺開發(fā)流程
當(dāng)涉及到開發(fā)新產(chǎn)品或項(xiàng)目時(shí)，一個(gè)簡(jiǎn)單好用的可視化開發(fā)流程是確保成功的關(guān)鍵。下面是一個(gè)典型的開發(fā)流程示例：
在視覺運(yùn)控一體機(jī)的畫面上，我們可以設(shè)計(jì)插入視覺的畫面和功能。通過使用HMI調(diào)用視覺相關(guān)的用戶接口和模塊，可以在運(yùn)動(dòng)控制的流程中接入視覺的處理流程，客戶無需再額外添加PC做視覺采集和計(jì)算，可以直接在視覺運(yùn)控一體機(jī)上使用需要的視覺功能。如下圖：
HMI調(diào)用視覺接口示例
我們可以提供一些已經(jīng)開發(fā)好的標(biāo)準(zhǔn)的畫面工程，客戶可以直接使用標(biāo)準(zhǔn)畫面工程進(jìn)行人機(jī)交互操作，也可以根據(jù)需要自定義更適合自己的視覺運(yùn)控畫面。如下圖是標(biāo)準(zhǔn)畫面工程中的相機(jī)控制畫面：
相機(jī)控制標(biāo)準(zhǔn)畫面
應(yīng)用案例介紹
案例一：
l 項(xiàng)目名稱：視覺運(yùn)控一體自動(dòng)分揀機(jī)
l 項(xiàng)目概況：在“十面值”和“五面值”的混合料盤中進(jìn)行自動(dòng)分揀；在混合料盤中識(shí)別物料的類型和位置，拾取到各自的料盤并且按照指定的位置擺放整齊。需要排除物料被遮擋覆蓋的情況，避免拾取時(shí)對(duì)其它物料進(jìn)行干涉或則拾取失敗。
l 檢測(cè)過程：提前設(shè)定好兩種物料的模板，在控制流程中添加相機(jī)采集和處理的觸發(fā)信號(hào)，完成混合物料的分揀動(dòng)作。當(dāng)混合料盤中無物料時(shí)，報(bào)警暫停。
相機(jī)下的混合料盤圖像
視覺運(yùn)控一體自動(dòng)分揀機(jī)控制器畫面
視覺運(yùn)控一體自動(dòng)分揀機(jī)實(shí)物展示
案例二：
l 項(xiàng)目名稱：卡箍不良品檢測(cè)
l 項(xiàng)目概況：客戶在生產(chǎn)制作卡箍時(shí)，發(fā)現(xiàn)偶爾會(huì)出現(xiàn)不良品，無法保證成品的良率和質(zhì)量。需要機(jī)器視覺對(duì)成品進(jìn)行檢測(cè)判斷，把不良品自動(dòng)篩選出來，提高檢測(cè)后的成品的良率和質(zhì)量。
l 檢測(cè)過程：抓取能區(qū)分出良品與不良品的特征，提前設(shè)置良品與不良品的特征值范圍，即可完成不良品的檢測(cè)，并且可以控制機(jī)臺(tái)進(jìn)行拋料。
不良品檢測(cè)
光學(xué)方案展示
案例三：
l 項(xiàng)目名稱：車床工件尺寸檢測(cè)
l 尺寸測(cè)量精度：0.02mm
l 項(xiàng)目概況：車床工件需要對(duì)加工后的成品的尺寸進(jìn)行在線檢測(cè)，判斷成品是否符合制造公差，篩選出不良品進(jìn)行自動(dòng)刀具補(bǔ)償以及崩刀預(yù)警或者刀具壽命管理。該項(xiàng)目測(cè)量的位置為工件的側(cè)面弧度半徑，使用視覺進(jìn)行非接觸性測(cè)量會(huì)更快，更精準(zhǔn)。并且可以通過尺寸檢測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)加工的參數(shù)進(jìn)行刀補(bǔ)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)良品的質(zhì)量。
l 檢測(cè)過程：相機(jī)連接控制器，從工件的側(cè)面進(jìn)行打光拍照，控制器內(nèi)置圓弧檢測(cè)算法，只需要在檢測(cè)前設(shè)置好檢測(cè)的范圍和參數(shù)，即可完成工件的側(cè)面圓弧的半徑計(jì)算，并把結(jié)果輸送給加工程序。
車床工件CAD圖
車床工件尺寸測(cè)量效果圖
背光投影方式的光學(xué)方案展示
案例四：
l 項(xiàng)目名稱：彈簧尺寸檢測(cè)
l 尺寸測(cè)量精度：0.02mm
l 項(xiàng)目概況：對(duì)彈簧的全長(zhǎng)進(jìn)行尺寸、前后兩端的平行度以及外徑進(jìn)行檢測(cè)。在彈簧的制造過程中，偶發(fā)彈簧長(zhǎng)度不足，彈簧兩端大小不均勻的問題，而一般的接觸式測(cè)量無法對(duì)彈簧進(jìn)行測(cè)量，只能通過機(jī)器視覺技術(shù)測(cè)量并反饋到制造工藝進(jìn)行調(diào)整。
l 檢測(cè)過程：彈簧的平行度是通過分段檢測(cè)完成，用戶可以提前設(shè)置彈簧的分段檢測(cè)時(shí)的段數(shù)和每段長(zhǎng)度，然后通過視覺計(jì)算得到彈簧的平行度。彈簧的全長(zhǎng)由視覺自動(dòng)識(shí)別并計(jì)算。當(dāng)彈簧的全長(zhǎng)、平行度或者外徑超出了用戶設(shè)定的范圍，則在下一個(gè)產(chǎn)品自動(dòng)做程序補(bǔ)償。
彈簧檢測(cè)效果圖
彈簧檢測(cè)工程視覺參數(shù)設(shè)置畫面
—— 視覺運(yùn)控一體機(jī)的優(yōu)勢(shì) ——
全新多核大算力分布式架構(gòu)的視覺運(yùn)控一體化控制器方案，在開發(fā)中低算力要求的視覺項(xiàng)目中具有明顯的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：
l 高效性：我們的產(chǎn)品可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程中的物體位置、外觀和狀態(tài)等信息，并直接由控制器進(jìn)行視覺處理和控制，免去傳輸步驟，從而可以在線提高生產(chǎn)品質(zhì)和效率。
l 低成本：我們的產(chǎn)品采用的嵌入式視覺方案，免去了傳統(tǒng)視覺必須搭配的PC機(jī)，直接在控制器上進(jìn)行視覺處理，為用戶節(jié)省了額外的設(shè)備成本。
l 易于操作：我們的產(chǎn)品既接入了大家熟悉的OpenCV，也在研發(fā)更優(yōu)的視覺處理SDK和特定模塊，客戶使用和自主開發(fā)將越來越簡(jiǎn)單的。