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机器视觉系统市场分析及典型应用行业

来源: 作者: 时间:2008-07-17 Tag:视觉展览会   市场分析   点击:

 

市场概况

  机器视觉系统,是一种非接触式的光学传感系统。它同时集成软硬件,能够自动地从所采集到的图像中获取信息或者产生控制动作。上世纪八十年代,机器视觉系统开始迅猛发展。用来读取和验证字母,符号和数字的光学字符识别(OCR)系统被首先应用到了工业自动化生产领域。如今具有越来越高的图像质量和图像采集能力的机器视觉系统与采用先进传感器的智能相机正在被广泛关注。

   2002年全球机器视觉系统的市场规模达到11.3亿美元。预计到2009年可达到26.2亿美元,复合增长率可达12.8%。自2003年年中以后,随着欧洲经济逐渐复苏,欧洲机器视觉系统市场开始呈现较快的增长速度。预计到2011年,欧洲机器视觉系统市场将达到约9.5亿美元,复合增长率达到9.6%。北美一直以来都是机器视觉最大的市场,不过近年来随着制造业向亚洲转移,欧美市场的份额稳中有降。而日本作为亚洲最大的机器视觉市场,有渐渐超过欧洲的趋势。亚洲其他国家和地区也呈现出稳中有升的趋势,中国和印度现在虽然仍是市场需求很小的国家,但从未来长期来看,其市场规模将会有大的增长。
   ■ 电子与电气制造(包含半导体)
   ■ 机械工程
   ■ 汽车
   ■ 食品,饮料,药品和化妆品
   ■ 其他(包含木材加工,纸浆和纸产品,化工,纺织品等等)

   在电子制造领域的应用主要是引导机器人进行高精度PCB定位和SMT元件放置,还有表面检测。在机械领域主要是部件识别和在线质量检测,通过反馈控制来提高产品的产量和成品率。在汽车领域主要是装配的在线检测和零部件的离线检测,还有表面检测。在食品饮料领域主要有包装检测和分类识别方面的应用。在纸产品领域主要是表面检测和均匀度检测,同时优化生产流程。在医药领域主要是包装检测和标签识别。其他领域主要是部件识别和表面检测方面应用。

   从事机器视觉相关业务的公司包括有系统部件提供商,系统提供商,系统集成商和咨询服务机构等。大多都是开展地区性业务的中小公司。市场的主要公司有:康耐视(Cognex),欧姆龙(Omron)和西门子(Siemens)等。多数为跨国公司,有些在各地设独资子公司,有些通过分销商和战略伙伴来取得市场。大公司通过分销商或者直接对用户销售,而中小公司通过OEM商和系统集成商来获得客户资源,很少直接销售。市场排名前四位总共约占26%市场份额。

机器视觉技术的优越性 

      由于机器视觉系统可以快速获取大量信息,而且易于自动处理,也易于同设计信息以及加工控制信息集成,因此,在现代自动化生产过程中,人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合,常用机器视觉来替代人工视觉;同时在大批量工业生产过程中,用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高,用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成,是实现计算机集成制造的基础技术。 总之,随着机器视觉技术自身的成熟和发展,可以预计它将在现代和未来制造企业中得到越来越广泛的应用。

     机器视觉工业检测系统类型

     
机器视觉工业检测系统就其检测性质和应用范围而言,分为定量和定性检测两大类,每类又分为不同的子类。机器视觉在工业在线检测的各个应用领域十分活跃,如:印刷电路板的视觉检查、钢板表面的自动探伤、大型工件平行度和垂直度测量、容器容积或杂质检测、机械零件的自动识别分类和几何尺寸测量等。此外,在许多其它方法难以检测的场合,利用机器视觉系统可以有效地实现。机器视觉的应用正越来越多地代替人去完成许多工作,这无疑在很大程度上提高了生产自动化水平和检测系统的智能水平。

      机器视觉在质量检测中的应用实例

      
机器视觉系统在质量检测的各个方面得到了广泛的应用,例如:采用激光扫描与CCD探测系统的大型工件平行度、垂直度测量仪,它以稳定的准直激光束为测量基线,配以回转轴系,旋转五角标棱镜扫出互相平行或垂直的基准平面,将其与被测大型工件的各面进行比较。在加工或安装大型工件时,可用该认错器测量面间的平行度及垂直度。 以频闪光作为照明光源,利用面陈和线陈CCD作为螺纹钢外形轮廓尺寸的探测器件,实现热轧螺纹钢几何参数在线测量的动态检测系统。 视觉技术实时监控轴承的负载和温度变化,消除过载和过热的危险。将传统上通过测量滚珠表面保证加工质量和安全操作的被动式测量变为主动式监控。 用微波作为信号源,根据微波发生器发出不同波涛率的方波,测量金属表面的裂纹,微波的波的频率越高,可测的裂纹越狭小。总之,类似的实用系统还有许多,这里就不一一概述了。

下面我们较详细地介绍三个实用机器视觉系统。 

      基于机器视觉的仪表板总成智能集成测试系统

EQ140-II汽车仪表板总成是我国某汽车公司生产的仪表产品,仪表板上安装有速度里程表、水温表、汽油表、电流表、信号报警灯等,其生产批量大,出厂前需要进行一次质量终检。检测项目包括:检测速度表等五个仪表指针的指示误差;检测24个信号报警灯和若干照明9灯是否损坏或漏装。一般采用人工目测方法检查,误差大,可靠性差,不能满足自动化生产的需要。基于机器视觉的智能集成测试系统,改变了这种现状,实现了对仪表板总成智能化、全自动、高精度、快速质量检测,克服了人工检测所造成的各种误差,大大提高了检测效率。 整个系统分为四个部分:为仪表板提供模拟信号源的集成化多路标准信号源、具有图像信息反馈定位的双坐标CNC系统、摄像机图像获取系统和主从机平行处理系统。


      金属板表面自动控伤系统

      金属板如大型电力变压器线圈扁平线收音机等的表面质量都有很高的要求,但原始的采用人工目视或用百分表加控针的检测方法不仅易受主观因素的影响,而且可能会给被测表面带来新的划伤。金属板表面自动探伤系统利用机器视觉技术对金属表面缺陷进行自动检查,在生产过程中高速、准确地进行检测,同时由于采用非接角式测量,避 免了产生新划伤的可能。其工作原理图如图8-6所示;在此系统中,采用激光器作为光源,通过针孔滤波器滤除激光束周围的杂散光,扩束镜和准直镜使激光束变为平行光并以45度的入射角均匀照明被检查的金属板表面。金属板放在检验台上。检验台可在X、Y、Z三个方向上移动,摄像机采用TCD142D型2048线陈CCD,镜头采用普通照像机镜头。CCD接口电路采用单片机系统。主机PC机主要完成图像预处理及缺陷的分类或划痕的深度运算等,并可将检测到的缺陷或划痕图像在显示器上显示。CCD接口电路和PC机之间通过RS-232口进行双向通讯,结合异步A/D转换方式,构成人机交互式的数据采集与处理。 该系统主要利用线阵CCD的自扫描特性与被检查钢板X方向的移动相结合,取得金属板表面的三维图像信息。