浅谈机器视觉在工业自动化中的应用

工业自动化早已不是陌生词汇，工业 4.0 等都是工业自动化的具体表现。为增进大家对工业自动化的了解，本文将对工业自动化中的机器视觉予以介绍，并对工业自动化仪器仪表的种类加以阐述。如果你对工业自动化具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、机器视觉在工业自动化中的应用

机器视觉长期以来用于工业自动化系统中，以通过取代传统上的人工检查来提高生产质量和产量。从拾取和放置、对象跟踪到计量、缺陷检测等应用，利用视觉数据可以通过提供简单的通过失败信息或闭环控制回路，来提高整个系统的性能。

视觉的使用并不仅仅在工业自动化领域;我们也看到了相机在日常生活中的大量应用，例如用于计算机、移动设备，特别是在汽车中。摄像头仅仅是在几年前才被引入到汽车中，但是现在汽车中已经配备了大量摄像头，以为驾驶员提供完整的 360°车辆视图。

但是谈到机器视觉领域的最大技术进步，可能一直是处理能力。随着处理器性能每两年翻一番，以及对多核 CPU、GPU 和 FPGA 等并行处理技术的持续关注，视觉系统设计人员现在可以将高度复杂的算法应用于视觉数据，并创建更智能的系统。

处理技术的发展带来了新机会，而不仅仅是更智能或更强大的算法。让我们看看为制造机器增加视觉功能的应用案例。这些系统传统上设计为形成协作分布式系统的智能子系统网络，该系统允许模块化设计(见图 1)。

图 1：智能子系统网络，其设计为构成协作分布式控制系统。该系统允许模块化设计，但采用这种以硬件为中心的方法可能导致性能瓶颈。

然而，随着系统性能的提高，采用这种以硬件为中心的方法可能遇到困难，因为这些系统通常采用时间关键和非时间关键协议的混合来联接。通过各种通信协议将这些不同的系统联接在一起，会导致延迟、确定性和吞吐量方面出现瓶颈。

例如，如果设计者试图利用这种分布式架构开发应用，并且必须在视觉和运动系统之间保持紧密集成，例如在视觉伺服中所需要的，那么可能遇到由于缺乏处理能力而带来的主要性能挑战。此外，由于每个子系统都具有自己的控制器，这实际上会降低处理效率。

最后，由于这种以硬件为中心的分布式方法，设计人员不得不使用不同的设计工具来设计视觉系统中每个子系统的特定视觉软件，以及用于运动系统的运动专用软件等。这对于规模较小的设计团队而言尤其具有挑战性，因为一个小团队甚至是一名工程师，需要负责设计中的许多部分。

二、工业自动化仪器仪表种类

控制仪表。控制仪表一方面接受过程检测仪表及变送器的测量信号进行显示，另一方面发出调节信号控制执行器(执行机构及调节阀)的动作组成闭环控制系统。

执行器。执行器又称控制阀，由执行机构和阀门两部分组成。按照执行机构的动力源分类有气动控制阀，电动控制阀，液动控制阀和混合型控制阀四大类。气动控制阀按照其执行机构形式又分为薄膜式控制阀，活塞式控制阀和长行程控制阀。

集中监测与控制装置。集中检测装置即利用检测元件或探测器将被测变量或报警接点信号予以集中显示的装置;集中控制装置则是将一系列被测变量信号按设定程序对执行器进行控制的装置。集中监测与控制装置包括各种数据采集装置、巡回检测装置、信号报警装置、安全检测装置及工业电视及远动装置和顺序控制装置等。

自控其他设备。此类设备主要有各式(通道式、柜式、框架式、屏式)仪表盘、仪表箱、操作台，以及保温(保护)箱和供电箱等。

自控材料。自控材料指仪表安装所需要的材料，其品种繁多如导压配管(无缝钢管、不锈钢管、高压管)、供气配管(镀锌钢管、黄铜管)，气信号配管(紫铜管、铜管缆、尼龙管缆，接管箱)，电气配管材料(焊接钢管、镀锌钢管)，各类配管中的阀门、法兰及管件，自控用电气设备材料(电缆、导线、接线箱、电气设备及元件)，仪表电缆桥架，用于制作仪表设备支架、托架的角钢、槽钢等型钢金属材料，伴热隔热材料及防腐刷油材料等。
编辑：hfy