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工業(yè)以太網(wǎng)

機(jī)器視覺市場分析之三

2025China.cn   2007年07月27日

  “中國機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)”發(fā)展前瞻:

中國正成為世界制造大國,現(xiàn)代自動化技術(shù)及IT技術(shù)已經(jīng)在制造生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用,機(jī)器視覺作為一種應(yīng)用系統(tǒng),自20世紀(jì)80年代起步,越來越廣泛的應(yīng)用于機(jī)電制造、電子信息、煙草、包裝、冶金、鋼鐵、國防工業(yè)、軍工制造、航空航天等行業(yè),并且進(jìn)入持續(xù)快速增長的階段。
  全球整個(gè)視覺市場總量大概在60-70億美元,主要集中在歐美和日本,在中國大約有1-2億美元的市場。按照我國GDP增長速度8%來說,其中工業(yè)增長份額為20%-30%,保守估計(jì),視覺增長速度不應(yīng)低于10%-15%。
  需求決定產(chǎn)品,只有滿足市場需求的產(chǎn)品才有生存的空間。中國制造業(yè)的快速發(fā)展,帶來了對機(jī)器視覺需求的上升,也決定了機(jī)器視覺將有過去單純的采集、分析、傳遞數(shù)據(jù)、判斷動作,逐漸朝著開放性的方向發(fā)展,這一趨勢將預(yù)示著機(jī)器視覺將與自動化更進(jìn)一步的融合。
2007年機(jī)器視覺的投資預(yù)計(jì)要增長64%
據(jù)《Control Engineering China 》在06年11月份的的報(bào)道顯示,07年機(jī)器視覺的桃子預(yù)計(jì)要增長64%。
機(jī)器視覺系統(tǒng)現(xiàn)在越來越為人所關(guān)注。在去年控制工程完成的調(diào)查中,64%預(yù)計(jì)將在未來的12個(gè)月中增加對機(jī)器視覺的投入;29%將維持過去一年的投入。2005年,35%預(yù)計(jì)將在2006年增加在此方面的花費(fèi),54%認(rèn)為將保持相等水平。
  2006年影響在機(jī)器視覺投資的一個(gè)重要原因是預(yù)算資金的因素,32%表示有預(yù)算,相比于2005年的39% 和2004年的46%,這個(gè)數(shù)字有所下降。其他阻礙投資的因素還包括,22%認(rèn)為其他自動化設(shè)備具有的更高的優(yōu)先級,19%認(rèn)為是因?yàn)楣こ痰馁Y源問題,10%表示是對視覺技術(shù)的理解,這意味著,那些復(fù)雜、高成本為特點(diǎn)的機(jī)器視覺的舊時(shí)代已經(jīng)結(jié)束了。
  這項(xiàng)研究結(jié)果是基于控制工程和Reed咨詢的研究的讀者。研究結(jié)果來自于那些能指定、建議或采購機(jī)器視覺的讀者,這些人中,46%認(rèn)為是否采用機(jī)器視覺系統(tǒng)是根據(jù)現(xiàn)場的需求,20%用于OEM, 10%認(rèn)為兩個(gè)因素都是。
  Banner的業(yè)務(wù)經(jīng)理Jeff Schmitz認(rèn)為,在過去的十年里,微米技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于使機(jī)器視覺的價(jià)格大幅度下降,降到一個(gè)比較合理的范圍內(nèi)?;镜囊曈X傳感器現(xiàn)在大約1000美元左右,而功能較全的傳感器至少約3000美元。這個(gè)價(jià)格水平比起10至15年前,令人咋舌的30,000美元的多元件系統(tǒng)而言,而且需要一個(gè)專家才能完成裝配和維護(hù)的時(shí)代來說,現(xiàn)在已經(jīng)有了很大的改善。
  同樣的微米技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),以及人們對技術(shù)的了解的整體水平的提高,現(xiàn)在機(jī)器視覺所需要的技術(shù)支持更少,工廠里的工作人員就能完成檢查工作。這些優(yōu)點(diǎn)能幫助軟件界面更為友好,刻基于更為廣泛的形式,如微軟的Windows向?qū)А?
  根據(jù)調(diào)查,機(jī)器視覺用戶的熟悉越來越被用戶熟悉,而且成本更低。大約僅有37%的人認(rèn)為,機(jī)器視覺技術(shù)過于復(fù)雜 或成本較高;而2004年這個(gè)數(shù)值為45%。 
  Dalsa 旗下IPD 的戰(zhàn)略發(fā)展經(jīng)理Ben Dawson認(rèn)為,當(dāng)技術(shù)在使用上更為方便時(shí),更多的客戶發(fā)現(xiàn)(或重新發(fā)現(xiàn))質(zhì)量在競爭中的優(yōu)勢。幾年前,安裝一個(gè)機(jī)器視覺系統(tǒng)是一個(gè)重要的任務(wù),通常需要機(jī)器視覺方面的專家來完成?,F(xiàn)在,機(jī)器視覺系統(tǒng)的易使用性使得安裝不是件艱難的任務(wù)。各種機(jī)器視覺的技術(shù)創(chuàng)新,促進(jìn)機(jī)器視覺專家的知識不斷融入到機(jī)械中,使視覺系統(tǒng)的界面對過程和控制工程師來說更為簡單、熟悉。
  機(jī)器視覺應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)研究,大約67%用于檢查,其余的應(yīng)用是分析、測試和維護(hù),占大約33%。按照從大到小的排列,包裝機(jī)械、條碼讀取、測量、以及運(yùn)動控制,應(yīng)用比例都達(dá)到或超過25%。
  機(jī)器視覺相關(guān)的通信方式分別為Ethernet TCP/IP、4-20 mA、0-10 V、DeviceNe、 和 RS-485。這5種通信方式也是未來12個(gè)月內(nèi)最主要的5類將要使用的機(jī)器視覺通信方式。
  調(diào)查顯示,45%的受訪者認(rèn)為,使用智能視覺傳感器;81%認(rèn)為這樣的傳感器能滿足需求。
  哪些正在使用或計(jì)劃使用機(jī)器視覺自動化系統(tǒng)集成商相比于去年在比例大致沒有大的改變,分別為25%和17%。
  集成商作用比較大,包括最佳的的定位視覺傳感器和照明設(shè)計(jì),以及推薦最初的視覺傳感器的安裝。視覺專業(yè)集成商,通常不需要對基本的視覺傳感器進(jìn)行設(shè)定。
  目前,主要的挑戰(zhàn)在于照明的選擇和定位,這直接和視覺系統(tǒng)的性能相關(guān),保證測量范圍保持在視覺傳感器性能的合理范圍內(nèi)。

  標(biāo)準(zhǔn)的出臺是機(jī)器視覺中涌現(xiàn)出的發(fā)展趨勢 

  獨(dú)立的機(jī)器視覺咨詢專家,英國機(jī)器視覺協(xié)會的執(zhí)行主席Don Braggins:Don Braggins認(rèn)為,標(biāo)準(zhǔn)的出臺是機(jī)器視覺中最有意義的趨向。這些出臺的標(biāo)準(zhǔn)是機(jī)器視覺工業(yè)的專門標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)之一是幀采集器上相機(jī)連接計(jì)算機(jī)的接口標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)接口是將模擬視頻信號數(shù)字化。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)能確保不同制造商的設(shè)備的易于集成。連接器、光纜、數(shù)據(jù)格式和控制信號都被標(biāo)準(zhǔn)化。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)光纜也促進(jìn)了價(jià)格之間的競爭。
  新的標(biāo)準(zhǔn)使得越來越容易在建立自動翻譯圖像的系統(tǒng)時(shí)可以把各個(gè)制造商的生產(chǎn)的部件結(jié)合起來開發(fā)。許多的改進(jìn)增加了機(jī)器視覺的使用率,這里是將機(jī)器視覺作為工業(yè)應(yīng)用中的圖像自動翻譯系統(tǒng)。這些改進(jìn)包括了更快且更高分辨率的系統(tǒng),及易于使用的軟件和具有處理功能的相機(jī)等。而且,新增的將LED作為照明源的使用減少了這些系統(tǒng)的成本。自動圖像處理協(xié)會(AIA)總結(jié)出在2005里,向北美視覺市場售出的照明系統(tǒng)中有多于一半以上是基于LED的??傮w上講,這些改進(jìn)使得機(jī)器視覺對于那些先前成本高的任務(wù)是可以擔(dān)負(fù)的。目前,這些發(fā)展趨勢正在繼續(xù)。
  去年,GigEVision標(biāo)準(zhǔn)誕生了。它規(guī)定了通過千兆以太網(wǎng)直接連接相機(jī)和計(jì)算機(jī),沒必要連接幀采集器。從目前來看,這個(gè)方法在某些時(shí)候比Camera Link要慢,但是GigEVision有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn),即相機(jī)與計(jì)算機(jī)的距離是不限的。因此在惡劣環(huán)境下,只需要保護(hù)相機(jī),計(jì)算機(jī)可以放在辦公室里。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得GigEVision 在一些工業(yè)應(yīng)用中特別有利,比如食品處理和醫(yī)藥行業(yè),在這里高壓力偶爾會沖垮生產(chǎn)線。AIA頒布了Camera Link 和GigEVision 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
  歐洲機(jī)器視覺協(xié)會(EMVA)頒布了GenICam標(biāo)準(zhǔn),它是與GigEVision很接近的。通過EMVA,GenICam的目標(biāo)是為各種各樣的相機(jī)提供通用的編程接口。GenICam標(biāo)準(zhǔn)有許多個(gè)模塊組成。GenApi模塊配置相機(jī),它應(yīng)該與其他任何接口技術(shù)-GigEVision,Camera Link,1394 DCAM等等,和采用的特性一樣才行。
盡管GenICam標(biāo)準(zhǔn)不是專門針對使用千兆以太網(wǎng),但是任何GigEVision設(shè)備必須提供一個(gè)XML設(shè)備描述文件,它可以與GenApi模塊的句法一起編譯。GenICam的特征模板包括針對共同特性而推薦的名稱和類型。傳輸層獲取圖像。之后,DataStream模塊翻譯可能附加到圖像的額外數(shù)據(jù)。GenICam標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)版本僅僅包括GenApi模塊,其他的將會加入進(jìn)來。以簡單的方式,相機(jī)將能“告訴”處理器,它有哪些板載功能,這些功能怎樣被控制,而不需要學(xué)習(xí)文檔。
  最后,EMVA還頒布了1288標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主動定義了一個(gè)在機(jī)器視覺應(yīng)用中對于相機(jī)和圖像傳感器進(jìn)行測量、計(jì)算和陳述規(guī)范參數(shù)的方法。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對視覺零件的消費(fèi)者和生產(chǎn)者都是有利的。它將避免誤解和減少前后支持。這個(gè)并不是去標(biāo)準(zhǔn)化相機(jī)本身,僅僅是規(guī)范對它們性能的測量和描述。
這些機(jī)器視覺專用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)促進(jìn)技術(shù)更加成熟,特別是那些可能相信機(jī)器視覺是如此的新,以至于選擇一個(gè)特殊的供應(yīng)商,而如果這個(gè)供應(yīng)商從市場中退出后,就會導(dǎo)致致命結(jié)果的新用戶。在擁有這些標(biāo)準(zhǔn)的地方,用戶可以混合和匹配相機(jī)、幀采集器和處理器。而且,各種各樣的制造商在任何時(shí)候都可以提供代替品。

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