淺談機(jī)器視覺在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用

工業(yè)自動(dòng)化早已不是陌生詞匯，工業(yè) 4.0 等都是工業(yè)自動(dòng)化的具體表現(xiàn)。為增進(jìn)大家對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的了解，本文將對(duì)工業(yè)自動(dòng)化中的機(jī)器視覺予以介紹，并對(duì)工業(yè)自動(dòng)化儀器儀表的種類加以闡述。如果你對(duì)工業(yè)自動(dòng)化具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、機(jī)器視覺在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用

機(jī)器視覺長期以來用于工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，以通過取代傳統(tǒng)上的人工檢查來提高生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量。從拾取和放置、對(duì)象跟蹤到計(jì)量、缺陷檢測等應(yīng)用，利用視覺數(shù)據(jù)可以通過提供簡單的通過失敗信息或閉環(huán)控制回路，來提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。

視覺的使用并不僅僅在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域;我們也看到了相機(jī)在日常生活中的大量應(yīng)用，例如用于計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備，特別是在汽車中。攝像頭僅僅是在幾年前才被引入到汽車中，但是現(xiàn)在汽車中已經(jīng)配備了大量攝像頭，以為駕駛員提供完整的 360°車輛視圖。

但是談到機(jī)器視覺領(lǐng)域的最大技術(shù)進(jìn)步，可能一直是處理能力。隨著處理器性能每兩年翻一番，以及對(duì)多核 CPU、GPU 和 FPGA 等并行處理技術(shù)的持續(xù)關(guān)注，視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在可以將高度復(fù)雜的算法應(yīng)用于視覺數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建更智能的系統(tǒng)。

處理技術(shù)的發(fā)展帶來了新機(jī)會(huì)，而不僅僅是更智能或更強(qiáng)大的算法。讓我們看看為制造機(jī)器增加視覺功能的應(yīng)用案例。這些系統(tǒng)傳統(tǒng)上設(shè)計(jì)為形成協(xié)作分布式系統(tǒng)的智能子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)允許模塊化設(shè)計(jì)(見圖 1)。

圖 1：智能子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，其設(shè)計(jì)為構(gòu)成協(xié)作分布式控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)允許模塊化設(shè)計(jì)，但采用這種以硬件為中心的方法可能導(dǎo)致性能瓶頸。

然而，隨著系統(tǒng)性能的提高，采用這種以硬件為中心的方法可能遇到困難，因?yàn)檫@些系統(tǒng)通常采用時(shí)間關(guān)鍵和非時(shí)間關(guān)鍵協(xié)議的混合來聯(lián)接。通過各種通信協(xié)議將這些不同的系統(tǒng)聯(lián)接在一起，會(huì)導(dǎo)致延遲、確定性和吞吐量方面出現(xiàn)瓶頸。

例如，如果設(shè)計(jì)者試圖利用這種分布式架構(gòu)開發(fā)應(yīng)用，并且必須在視覺和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)之間保持緊密集成，例如在視覺伺服中所需要的，那么可能遇到由于缺乏處理能力而帶來的主要性能挑戰(zhàn)。此外，由于每個(gè)子系統(tǒng)都具有自己的控制器，這實(shí)際上會(huì)降低處理效率。

最后，由于這種以硬件為中心的分布式方法，設(shè)計(jì)人員不得不使用不同的設(shè)計(jì)工具來設(shè)計(jì)視覺系統(tǒng)中每個(gè)子系統(tǒng)的特定視覺軟件，以及用于運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)專用軟件等。這對(duì)于規(guī)模較小的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)而言尤其具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)橐粋€(gè)小團(tuán)隊(duì)甚至是一名工程師，需要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)中的許多部分。

二、工業(yè)自動(dòng)化儀器儀表種類

控制儀表?？刂苾x表一方面接受過程檢測儀表及變送器的測量信號(hào)進(jìn)行顯示，另一方面發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)控制執(zhí)行器(執(zhí)行機(jī)構(gòu)及調(diào)節(jié)閥)的動(dòng)作組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。

執(zhí)行器。執(zhí)行器又稱控制閥，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門兩部分組成。按照執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源分類有氣動(dòng)控制閥，電動(dòng)控制閥，液動(dòng)控制閥和混合型控制閥四大類。氣動(dòng)控制閥按照其執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式又分為薄膜式控制閥，活塞式控制閥和長行程控制閥。

集中監(jiān)測與控制裝置。集中檢測裝置即利用檢測元件或探測器將被測變量或報(bào)警接點(diǎn)信號(hào)予以集中顯示的裝置;集中控制裝置則是將一系列被測變量信號(hào)按設(shè)定程序?qū)?zhí)行器進(jìn)行控制的裝置。集中監(jiān)測與控制裝置包括各種數(shù)據(jù)采集裝置、巡回檢測裝置、信號(hào)報(bào)警裝置、安全檢測裝置及工業(yè)電視及遠(yuǎn)動(dòng)裝置和順序控制裝置等。

自控其他設(shè)備。此類設(shè)備主要有各式(通道式、柜式、框架式、屏式)儀表盤、儀表箱、操作臺(tái)，以及保溫(保護(hù))箱和供電箱等。

自控材料。自控材料指儀表安裝所需要的材料，其品種繁多如導(dǎo)壓配管(無縫鋼管、不銹鋼管、高壓管)、供氣配管(鍍鋅鋼管、黃銅管)，氣信號(hào)配管(紫銅管、銅管纜、尼龍管纜，接管箱)，電氣配管材料(焊接鋼管、鍍鋅鋼管)，各類配管中的閥門、法蘭及管件，自控用電氣設(shè)備材料(電纜、導(dǎo)線、接線箱、電氣設(shè)備及元件)，儀表電纜橋架，用于制作儀表設(shè)備支架、托架的角鋼、槽鋼等型鋼金屬材料，伴熱隔熱材料及防腐刷油材料等。
編輯：hfy