EagleEye給你更聰明的機器視覺解決方案
- 林稼弘
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可代替人眼來進行量測和判別的機器視覺(Machine Vision)，在製造商對產能、速度、精密度等自動化應用需求日益升高的推動下，相關技術不斷地升級再進化，目前可以同時整合定位、量測、檢測、識別等多種應用的全方位智能解決方案，更成為協助生產流程順暢必不可少的基本配備。
研華工業自動化事業群高級工程師吳炎煌表示，「雖然機器視覺技術已有超過20年的發展歷史，但早期在DOS作業系統的應用環境下，只能提供有、無這種簡易功能的檢測，但如今在影像解析度、檢測速度、和相關技術都有顯著改善的情況下，以機器視覺來提高產線自動化程度，並大幅提升生產效率的應用已越來越受到製造廠商的青睞。」
鎖定五大需求 輕鬆完成檢測應用
以研華新近推出的EagleEye智能相機為例，儘管鎖定的是初階與中階市場，但卻能在產品功能齊全下協助製造商提高產能外，更能以較高的性價比來滿足使用者的多元需求，吳炎煌指出，相較於以PCbased來提供機器視覺功能的應用必須在對硬體有相當的專業知識下特別撰寫軟體，並在完成設計後進行各種整合與測試，EagleEye既有工業級的硬體配備滿足工廠特殊的應用環境，還針對定位、量測、識別、裝配檢驗、瑕疵檢測這五大應用，提供了最符合使用者需要的軟體設定工具，也沒有了上述麻煩的開發過程。
而EagleEye的快速設定更是讓使用者驚豔，吳炎煌說，「市售號稱功能強大的解決方案，其實設定還蠻複雜的，只要生產線上需要配合製程進行變動，調整時間少則10分鐘、多則30分鐘，是相當花時間的應用。」但EagleEye卻是把IO輸出、PLC整合、軟體設定等全都整合在一台相機內，因此用戶只需透過網路輸出介面(LAN port)接上研華產品就能把訊號傳送給電腦，並在IE的操作環境下即可使用，若有任何製程變動的需求，其設定也只要短短不到數十秒的時間就能完成。
更完善的設定工具 更精準的圖像擷取
吳炎煌還表示，只要三步驟就能在圖形化設定環境中完成專案開發的EagleEye，不僅簡單好用，許多軟體功能的規劃更是貼近用戶的實際需求。他指出，機器視覺的應用最關鍵之處就在拍照當下的那一瞬間，取像的好或壞也決定了後續辨識比對的結果，因此在第一個「圖像擷取設定」步驟中，EagleEye提供了相機感測值的設定功能，藉此可讓使用者在光源不足時來自行調整，進而讓閃頻(strobe)與CCD取像達到一致的同步控制，另外，範圍更廣更細膩的電子快門調整也讓相機可以有更佳的取像。
「就一般拍照而言，這些看起來相當稀鬆平常的設定，對工業應用來說卻是至關重要的工具，因為哪怕是只有10ms的時間差，拍出來的影像對比就會不佳，甚至造成誤判的結果。」吳炎煌說明。而除了可以調整預設值達到同步控制來滿足生產線快速檢測的需求外，校正功能也是非常重要的設定，而且越是精密製造的應用，對於校正片的精準度要求越高，因為僅1mm的差異都可能量產出盡是Fail的產品。
無需繁瑣步驟即能加速產品檢測
完成了圖像擷取設定後，接下來的第二步驟就是選擇視覺工具。研華EagleEye提供了21種使用者最需要的視覺工具選項讓用戶可依產線需求來對檢測目標物進行相關設定。以外觀尺寸檢測為例，傳統的人工作法必須以附有刻度尺的投影片，另外投攝出來後再以肉眼來進行判讀，「但這樣的作法既不科學也容易有誤差，而在EagleEye的設定中只要給予任意A、B兩點就可以精準量測受測物的長度，若是圓量測也只需給三點即可，而省下使用投影機進行確認的動作，也加快了生產線的製造速度。」吳炎煌笑著指出。
而有無物件的確認靠的則是定位功能，透過事先框好四邊角的位置，就可以在有效範圍內進行偵測，即使位置稍有偏差，軟體也能自行修補後再對受測物進行量測，吳炎煌說，「客戶不再需要以三角函數之類的演算法來計算出角度、座標等參數後才修補偏差，EagleEye直接就能為您處理這些繁瑣步驟。」
此外，EagleEye還能做到相似度比對、物件數量自動計算等功能，甚至使用彩色相機時，系統還能告知偵測到的物件是哪種顏色，藉此可剔出生產線上的瑕疵品，對於藥品包裝或出貨區分來說，這些都是相當好用的功能。
最後，進行後續整合的「通訊設定」步驟可讓使用者將前端檢測所得到的結果以資料型式的資訊傳送給PLC；亦可透過Ethernet或RS-232介面送資料給中控電腦；也可以訊號的形式透過IO模組的連結把結果傳給三色燈、警報器以通知作業人員產線出了問題，有效掌控生產線。
以智能相機實現無人工廠願景
至於硬體方面，EagleEye不但能提供從30萬到200萬多種不同解析度的相機規格，來滿足使用者對影像清晰度的不同需求外，也提供黑白與彩色的版本供使用者選擇，吳炎煌指出，「一般而言，像彈簧、螺紋這類做間距檢測的產品就只需要用到初階30萬畫素的相機；而封裝廠、電子產品等高精密應用則會需要200萬畫素的相機才能滿足客戶需求。」
而44mm的外觀尺寸、M4螺紋鎖孔、M12工業連結器、閃頻與IO整合的連接埠、符合IP67的防潮防塵設計等，都使得這款智能相機可以精巧的體積安裝在工廠較為嚴苛的作業環境中。另外，透過外接端子還能將原本相機內建的兩個IO增加到八個IO，「當使用者想同時接多種燈號與警報裝置時，這種可外接的選擇就能讓客戶依現場作業所需自行擴充IO的應用範圍。」吳炎煌以客戶實際的應用現況來說明研華EagleEye的貼心設計。
近來除了台灣的龍頭大廠積極布局「無人工廠」之外，美國媒體日前也大肆報導了大型企業「僱用工業機器人」的風潮正在產業界掀起一股新的工業革命，一份Markets and Markets的最新研究報告也指出，在2013年至2018年間，機器視覺相關市場將以8%的年複合增長率達到50億美元的市場規模，其中更以亞太地區的發展最被看好，如同研華EagleEye智能相機這種能快速設定、簡易維護、加速製造業建置機器視覺應用的整合型方案，勢必是這波實現智能製造的重要推手。 (本文由研華科技提供，林稼弘整理)
