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高性能视觉传感器

作者:Mark T. Hoske,CONTROL ENGINEERING 主编2006.07.25阅读 10060

  价格便宜、能清晰观测过程状况的高性能视觉传感器已经出现、或者即将出现,这取决于你如何评价工业过程中廉价视觉传感器的应用。
  随着技术的发展,视觉传感器的安装和使用变得简单。除此以外,不同供应商的产品技术特性也各不相同。一般而言控制工程网版权所有,视觉传感器比光电传感器功能更强、更加复杂和昂贵,但与嵌入式或基于PC的视觉系统相比则恰好相反。不过视觉传感器也有不同等级,看起来很清楚的是,在更多应用中视觉传感器应该能比以前提供更高性能的视觉感知能力。

Checker 传感器的照片
图1:Checker 传感器的照片 (封面, 左边和下边)由Cognex 公司提供。

  “视觉传感器具有安装简单、尺寸小、功耗低及价格便宜等特点和功能

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,”Dalsa Coreco集团的ipd发展策略总监Ben Dawson说。“技术是雷同的,但是完善的视觉系统具有性能更高的硬件和通用性更好的软件。主要差别就是其目标市场的不同:视觉传感器瞄准的是终端用户,而视觉系统通常被OEM集成到产品当中。”
  按照Banner Engineering公司的视觉传感器业务经理Jeff Schmitz的说法,机械视觉系统和视觉传感器是“完全不一样的东西。视觉系统价格昂贵
,针对用户的需求而定制,配备了多种组件工具以满足极端困难的应用——这也体现了其15000至20000美元的昂贵身价。此外其软件也是定制的,并且需要PC来处理图像。”然而Cognex公司说他们的Checker传感器(封面图像)不算视觉传感器

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,该产品看起来与其它同类产品具有一些相同的特点。Cognex公司的Checker传感器产品营销经理John Keating称其为高端传感器,对于需要多个光电传感器的应用场合,它是一种更佳的解决方案。他说:“Checker每分钟能够采集和处理30000幅图像,检测目标是否出现,检查局部特征,而无需光电传感器。(Checker的眼睛是128x100象素的图像传感器。)与视觉传感器不同的是

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,虽然Checker能够提供确定的输出用于注册或卷筒/剪切/打孔/打印等应用,”Keating说道。“Checker传感器没有视觉工具,”但却被设计用于探测某一部分是否具有所需要的特征。一步一步的设置过程与光电传感器类似。视觉工具和视觉系统提供数据,而Checker则只给出成功/失败的探测结果,他说道。

高质量的传感器图像糟糕的传感器图像
图2:在高质量的传感器图像中,左边,2 个亮度传感器和一个对比度传感器检测活塞定位环是否出现。在糟糕的传感器图像中,所有3个传感器都失效了,指示结果是活塞环消失了。

  所有的机械视觉系统都具有相同的组成部分:照明灯、光学部分(镜头、图像传感器)、图像捕捉器、图像处理和分析部分以及通讯部分CONTROL ENGINEERING China版权所有,Matrox Imaging公司的生产线经理Pierantonio Boriero解释道。低端视觉系统与完善的机械视觉系统之间的差别是集成度和性能,而不是功能,Boriero说道。智能摄像头(低端视觉系统)把大部分组件集成为一个套装

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,其性能也较低;而高端视觉系统允许用户对组件进行选择(即便图像捕捉和图像处理软件很可能来自同一供应商),这可以为用户提供尽可能好的性能,他说。
  通常视觉传感器都有明确的目的或任务,例如读取条形码或识别色彩,National Instruments公司的视觉产品经理Kyle Voosen说道。“但是操作人员现在也开始把某些视觉传感器用于简单的机械视觉任务
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,例如检测目标是否出现或是目标计数。视觉传感器使工业测量传感器和机械视觉系统之间的界线变得模糊。”
  在高端产品方面,视觉传感器可以是多用途的,独立运行控制工程网版权所有,配置多种算法控制工程网版权所有,配备大约200种软件工具包、具有不同的照明灯和镜头,其价格范围从5000美元到20000美元不等,Omron Electronics有限责任公司的战略营销经理Robert Lee说。对于大多数一般应用的基于PC的视觉系统而言,软件、取景器和I/O卡都是单独购买的,Lee说道。通用性较差、而满足特定应用的系统可能需要花费5000美元或更多。新一代智能视觉传感器的安装设置非常容易,价格在1000美元到2000美元之间,配备有限的工具包就可满足许多一般应用的需求,他说。
  优势,局限
  ipd的Dawson说,“视觉传感器适用于快速捕捉画面控制工程网版权所有,监测部件尺寸或检测一定类别的缺陷。视觉传感器的设计使工程师可以快速、简单地完成设置,而工程师本人也许对视觉技术并不熟悉。视觉传感器目前还未能达到每秒兆级字节(或是兆级象素)的数据传送速率。”特殊的需求或应用,例如LCD盘的检查,就需要采用完善的机械视觉系统,Dawson建议说。
  Cognex公司的Keating说低端视觉传感器就是在原有视觉传感器的基础上减少了某些特性和工具的结果。因此低端视觉传感器保留了原有视觉传感器的复杂性,却不具备原来的性能。Checker的应用包括
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