灯，相机，包装生产力

T上世纪80年代从事制造业的人无疑还记得当时人们对视觉系统的热情，尤其是在汽车行业。在短短几年里，这种相对较新的技术——当时被称为机器视觉——风靡一时;人们对基于视觉的检测系统寄予厚望，价格也是如此。然而，当太多的系统被证明难以操作和维护时，客户对这项技术的热情就减弱了。Jeff Schmitz是明尼阿波利斯班纳工程公司视觉产品业务经理，他这样总结道:“在80年代末，视觉技术被过度承诺和不发达。”

幸运的是，对于视觉供应商和他们的客户来说，情况已经发生了变化。宾夕法尼亚州亚德利的视觉系统国际公司(vision Systems International)的视觉顾问兼总裁尼洛·泽赫(Nello Zeuch)说:“这些年来，基本技术的几乎每一个方面都有了极大的改进。”“从相机。我们现在有性价比高的固态相机。在80年代末和90年代初，固态相机非常昂贵，很少有人使用。相反，人们使用真空管相机，这在工业环境中有困难。新相机提供了更高的分辨率，所以你可以对你所探测到的东西有更高的灵敏度。”

Zuech补充说，数码相机更强大的连接能力可以很容易地将个人电脑(PC)变成机器视觉系统。如果需要，智能帧抓取器可以插入PC，以确保它能够处理大部分(如果不是全部)被调用的图像处理任务。

照明启发

l照明，许多早期视觉应用的难题，也被简化了。以前，“分段”应用程序——即物理地设置照明、摄像机和要检查的部件，并为这三者预测正确的参数——是非常困难的这通常是一项困难和耗时的工作。而且，一旦该系统投入运行，工厂内的环境照明或大气条件的变化往往会使精心校准的照明陷入混乱。

今天的情况大不相同。随着计算能力的提高，视觉系统供应商可以采用能够更好地处理光线变化的软件算法。今天的照明组件表现出更大的稳定性，可以根据应用程序进行定制。关于视觉应用照明的信息可以在网络和其他地方找到。班纳的施密茨说，总而言之，照明已经“去神秘化了”。

增强的能力,是的;然而，不同行业的应用水平差异很大，那么为什么包装会成为视觉活动的温床呢?史蒂夫·杰拉蒂(Steve Geraghty)是马萨诸塞州比利卡市达尔萨数字成像集团ipd的主管。他提到，“包装行业需要生产更小、更复杂的包装，体积更大”，再加上视觉技术的变化，使其“更便宜，更容易部署，更符合今天的包装需求。”

授权的挑战

T食品和药物管理局2001年的过敏原法规(第555.250条关于标记和防止常见食物过敏原交叉接触的政策声明)和2002年的生物恐怖主义法案增加了对过敏原的需求。美国食品和药物管理局的过敏原法规要求，接触到八种常见过敏原中的任何一种的食物，都要明确标注。在美国，每年约90%的过敏反应都是由八种常见过敏原引起的。《生物恐怖主义法案》规定了所谓的“退一步，进一步”，也就是说，食物链的每一部分都必须能够追溯食物的源头，追溯食物的目的地。

“关键是可追溯性，”布莱克·德弗朗斯说，他是视觉供应商康耐克斯公司的In-sight视觉传感器产品营销专家。“这就是视觉系统被证明是无价的地方，”DeFrance继续说。“他们可以通过捕捉和存档的图像，或通过条形码进行追踪和追踪。除了阅读条形码，视觉系统还可以执行质量和产品安全操作。它可以告诉你安全环是否戴上，或是否正确。它可以证明正确的标签贴在正确的容器上。它可以通过检查灌装液位来检查液体中是否有异物，因为异物会使液位升高。它可以执行分拣和分级操作，有助于提高生产。这些都是激光条形码阅读器永远无法告诉你的。”

即使是在条形码阅读方面，DeFrance也声称视觉系统有一个优势:2D条形码可以很容易地被视觉系统读取，而配置激光条形码阅读器来执行同样的任务可能会很昂贵。

德弗朗斯说，视觉在包装中越来越多的应用，其核心是一系列视觉产品的出现，比如低成本和易于部署的视觉传感器。顾问Zeuch表示同意。“视觉传感器是视觉产品的基线。它们可以成功地验证是否存在，并执行各种其他任务。今天的视觉传感器的性能与15到20年前成熟的视觉系统相当或更好。因此，20年前承诺的那些能力现在都是现成的。”

1000美元的替代品

我在包装方面，视觉传感器正越来越多地被用来取代光电传感器。几十年来，光电传感器已经成功地在包装生产线上执行了各种功能。问题是，它们的使用受到单一光束和缺乏计算能力的限制。视觉传感器具有捕获和分析多像素图像的能力，非常适合处理更广泛的检查操作，带来更高水平的质量和可追溯性的潜力。这些微型视觉系统的成本是多少?许多单元的价格在1000美元左右，它们具有一种不典型的过去的视觉产品的坚固性。

当然，这些低成本设备不能完成一个成熟的视觉系统所能做到的一切。主要的限制是线速度。如果要检查的物体在快速移动的直线上，视觉传感器的曝光时间可能不够快，无法正确捕捉所需的细节。此外，更复杂的检查需要执行多个检查操作，需要更多的处理时间，这也会降低传感器的速度。

不过，还是有办法扩展这些功能强大的小设备的应用范围的。增加光线减少曝光时间，这可以让视觉传感器处理线速度超出他们的正常范围。复杂的检查可以被分解成组成部分，由两个或多个视觉传感器处理。例如，一个视觉传感器可能处理所需的填充检查，而另一个同时执行标签检查。与本文开头提到的那些糟糕的旧时代的视觉设备不同，视觉传感器是坚硬的。

“我们的视觉传感器的等级是IP67，这意味着它们可以承受潜水，”Jim Anderson说，他是位于明尼阿波利斯的Sick公司包装行业的销售工程师，“这在包装中显然是一个优点，因为包装线经常被冲下。”

其他视觉传感器供应商也指出了他们的IP评级——这清楚地表明，对厂房地板韧性的需求是该行业吸取的教训。Anderson补充说，他的公司的“智能相机”等级高达IP65，这意味着虽然不能潜水，但它们可以在清洁作业中直接取水，这使它们成为包装线检查作业的一个有吸引力的选择。

相机与智慧

T智能相机是连续视觉产品的下一步。“所有的处理和照明都在一个单元中完成，”安德森说，“这些系统的编程越来越容易，也越来越友好。”这些小巧的智能相机，可从几个供应商，有更多的机载智能比视觉传感器。事实上，它们中的一些可以处理当今计算密集型的应用程序。

虽然它们的用户界面越来越友好，但对于不熟悉这些技术的程序员来说，编程基于数字信号处理(DSP)或现场可编程门阵列(FPGA)的智能相机可能非常耗时。此外，使用奔腾移动等通用处理器的智能相机可以产生足够的热量，影响图像精度。尽管如此，先进的功能和相对较低的成本相结合，为这些设备赢得了不断增长的市场，并确保了技术的持续发展。

无论是独立的智能摄像头还是传统视觉系统的一部分，都有望在基于视觉的检测发展中发挥更大的作用。对于包装行业来说，3D相机的发展趋势尤为重要。3D相机的一个缺点是，因为它们比2D相机更复杂，所以更难以编程。多亏了软件编程的进步，这种情况正在改变，未来的趋势是更友好、更便宜的3d相机。

包装商为什么要在意呢?3D相机为用户提供高度数据，这在许多应用中都很有价值。例如，如果你在包装火鸡胸肉、肉类、烘焙食品或其他食品，那么产品的体积就很重要。

逛商场

W视觉系统摄像头还有什么?没人能说得准，但要想对前面可能发生的事情有所了解，可以在商场里走一走。在相机商店，甚至在药店，你会发现小的，便宜的数码相机，分辨率好，功能越来越多。在手机店，或者在青少年出没的美食街，你会发现今年的可视手机，所有这些手机都比去年的机型发出更大的声音。漫步到电脑商店，你可以学习如何使用你的电脑发送实时视频(或从视频中摘录的静态照片)到世界任何地方。

关键是，消费领域产品开发的疯狂步伐催生了数字成像技术，这将影响视觉系统。选择分辨率高、价格低的小型相机。

Matthew Slaughter是美国国家仪器公司的视觉产品营销工程师，位于德克萨斯州奥斯汀，他补充说，如果我们想知道视觉的发展方向，我们也应该关注软件和通信。视觉在包装中的应用越来越多，因为视觉是一种更有效的检查产品的方式，也因为视觉系统越来越容易使用。这种易用性主要来自于现在可用的软件。在过去，你几乎必须是一个铁杆黑客才能配置一些任务。”今天，Slaughter说，函数库和图形化编程环境极大地简化了许多编程任务。

康耐视的德弗朗斯总结道:“当然，这是一款高科技产品。“但每个人都想让视觉系统更容易使用。我们成功。”

●如需更多信息，请在网站上搜索关键词“机器视觉”和“视觉系统”www.myenum.com．