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嵌入式视觉将在工业物联网中扮演重要角色

发布:HPLSElaser    |    2018-03-06 23:00    阅读:736
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未来几年,嵌入式视觉将成为嵌入式市场中最重要的应用。特别是在工业生产中,嵌入式视觉发展的关键原因之一是工业生产中越来越多地使用集成了嵌入式软件的紧凑型设备,例如移动视觉传感器和智能相机。

这些设备相对于永久安装的硬件的巨大优势在于它们易于更换,并且能够更快地响应不同的生产要求。嵌入式视觉设备将在工业物联网(IIoT,工业4.0)的通用网络化和高度自动化生产过程中发挥重要作用。在这样的环境中,大量的移动传感器和摄像机通常安装在不同的位置,以连续监控整个生产过程。


机器视觉被广泛应用于工业物联网中普遍联网和高度自动化的生产流程。图片来源:MVTec Software GmbH。

智能手机、平板电脑、平板手机和手持设备在工业环境中也变得越来越重要。一些员工将他们的个人智能手机用于商业用途,被称为“自带设备”或BYOD。他们不仅使用移动设备与同事之间进行工作交流,而且还将其作为显示公司数据的移动前端设备,可有效地替代桌面监视器。因此,工业设备的软件必须与消费者的智能手机或平板电脑的软件一样方便用户使用。

“机器的眼睛”

如今的移动视觉传感器和智能相机,以及适应各类应用软件的智能手机和平板电脑都具有现代机器视觉功能。作为“机器的眼睛”,这些视觉技术被用于执行广泛的任务,甚至优化了整个工业价值的创造过程。


嵌入式视觉软件直接集成在移动设备中。图片来源:MVTec Software GmbH。

机器视觉技术使用户能够进行可靠地检测、识别和分配。它们有助于工件的自动化处理:由于采用3D匹配技术,机器人能够在三维空间中精确地抓取、定位,加工、存放和整理这些工件。在质量控制中,通过机器视觉对表面进行检测,即使在大批量生产时也能够可靠地检测到工件的损坏或变形,然后快速自动剔除次品。传统的台式视觉系统,例如集成一台或多台相机的台式计算机,已成为早起机器视觉技术的经典基础设施。由于机器视觉系统通常执行连续的检查和监视任务,因此用户一般将它们永久安装在某些位置。

过去,这些架构能够单独提供足够的性能来运行强大的软件功能。如今,许多移动设备都配备了最先进的高性能组件,如工业级处理器、高分辨率相机和强大的存储器。因此,即使是复杂的机器视觉任务也可以通过使用合适的嵌入式技术在移动设备上执行。在机器视觉技术的基础上实现的智能相机的检测结果也能够在传统台式计算机上完成可视化。然而,智能相机需要优秀的人机交互软件,使它们能够灵活地用于不同的应用。

算法要求

固定桌面系统和移动设备之间仍然存在一个重要区别。移动设备需要高效和优化的算法来弥补相较于桌面级系统的低运算能力,并确保机器视觉软件高速运行。先进的嵌入式视觉解决方案,如HALCON Embedded的功能十分强大,足以在各种移动设备上运行强大的机器视觉功能。其功能包括光学字符识别(OCR)过程,能够通过移动扫描仪安全地读取字母、数字与代码,并可靠地识别物体。

视觉系统与目前十分流行且被广泛应用的嵌入式技术兼容至关重要。为此,必须能够将许多不同的嵌入式平台无缝集成到现有工业环境中,包括在嵌入式领域广泛使用的ARM处理器架构。许多移动设备,包括智能相机和视觉传感器都配备了ARM处理器。标准HALCON软件的新版本使机器视觉功能成为运行Linux操作系统的ARM平台的标准配置。这使机器视觉技术能够广泛应用于紧凑型硬件设备上,并考虑到嵌入式视觉增长市场的需求。

嵌入式视觉系统能够在工业物联网的环境中完成其任务。嵌入式视觉系统的重要应用之一是预测性维护:当大型机器集群周围安装了大量安装了集成机器视觉软件的智能传感器,它们将不断监控生产情况,并立即报告系统中出现的任何异常情况。为了防止停产造成的巨大损失,服务团队可以在早期阶段专门针对警告信号做出反应。


嵌入式视觉技术优化了机器和系统的维护过程。图片来源:MVTec Software GmbH。

另一种选择是使用配备机器视觉软件的热成像相机。实时分析记录的图像数据可以确定机器是否过热以及是否对机器造成严重损坏。技术人员可以利用这些知识采取主动措施并避免更糟的情况。移动设备中的嵌入式视觉技术也可用于帮助维护和保养机器和系统,特别适用于基于Android操作系统的智能手机、平板手机或平板电脑。例如,如果控制柜中的组件出现故障并需要更换,维修技术人员能够简单地将其手机的摄像头指向机架并拍摄快照。集成在智能手机中的机器视觉软件可检测相应的组件,并提供进一步的维护建议。

由于移动设备在工业物联网的网络化生产环境中的使用日益广泛,嵌入式视觉技术也变得日益重要。这些技术提供了强大的机器视觉软件解决方案的全部功能,特别是在移动视觉传感器和智能相机上。因此,嵌入式视觉可以在紧凑、功能强大且节能的计算平台上评估数字图像数据,而不会出现任何问题。通过这种方式,机器视觉正在渗透智能相机或以前基于台式机的系统无法使用的应用中。

工业价值的创造动力正在逐渐从硬件转向软件。因此,具有工业应用的标准软件解决方案变得越来越重要。总而言之,高性能嵌入式视觉技术为工业物联网整个工业价值链中的高效和高度自动化流程做出了贡献。

来源: https://www.photonics.com/Article.aspx?AID=62511&PID=20&VID=144&IID=953

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