半导体封装测试展|工业机器视觉的应用及发展

工业机器视觉收集到的各种各样生产制造信息是自动化生产的前提，这些信息根据电力线通信等传至工业服务器，由MES/DCS软件系统进行数据处理分析，并与企业资源管理软件(如ERP)联动，提供最优化的工艺方案或是柔性化生产，柔性制造、智能智造才有可能。

半导体封装测试展了解到，机器视觉技术这一概念历史虽然很短，但机器视觉设备的出现并不短。可以说，照相机的诞生就意味着机器视觉技术的萌芽，包括无声电影也可以归为机器视觉技术。现如今随处可见的各类监控摄像头，以及人们须臾不离手的手机都是机器视觉产品。现代物流更使得我们生活中的绝大部分商品都用到了机器视觉技术，如快递商品与超市商品的二维码就是最突出的例子。

从起源来说，机器视觉技术就是以机器代替人眼的视觉作用。

从发展来说，机器视觉技术所具备的能力已经超越人眼，仅就尺寸的精确度以及位置的准确度来说，机器视觉技术更具有优势，而且能力仍在增长中。

从技术上来说，机器视觉技术作为一项综合技术，集成了多种技术，如图像处理、机械工程技术、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术(图像增强和分析算法、图像卡、I/O卡等)。一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。

从系统上来说，机器视觉技术是一套图像处理系统。它由图像摄取装置将被摄取目标转换成图像信号(即机器视觉产品)，再将图像信号，结合特定需求，根据像素分布和亮度、颜色等形态信息，转变成数字化信号。如果仅以获取数据为目的，至此已经完成，但是如果要根据获取数据调动设备执行任务，则需要对数字信号进行运算，针对目标特征进行对比，如涂装中的色差，指令设备继续工作，或是转入另一道工序。

简单来说，机器视觉技术在工业上的应用，就是工业机器视觉。最常见的就是，以机器视觉技术代替人眼进行测量和判断，更高级一些的可以辅助决策或自行决策。其特点就是利用机器视觉技术的特性，提高生产的灵活性和自动化程度。半导体封装测试展了解到，一些不适于人工作业的危险工况环境或是人工难以满足要求的场景，都是机器视觉技术发挥特长的场合。当然，大批量枯燥的重复劳动，如分拣等，也是机器视觉技术的应用领域。可以说工业机器视觉的快速部署，正是提高生产效率和自动化程度的推进力量。

目前常用的工业相机，按照芯片类型，基本上分为两种，一种是CCD(Charge Coupled Device)，一种是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)相机。

就工业相机来说，按照不同的特性，有不同的分类方法。不同的分类方法，一般对应着不同的应用特点。如按照传感器的结构特性分为线阵相机、面阵相机;按照扫描方式分为隔行扫描相机、逐行扫描相机;按照分辨率大小分为普通分辨率相机、高分辨率相机;按照输出信号方式分为模拟相机、数字相机;按照输出色彩分为单色(黑白)相机、彩色相机;按照输出信号速度分为普通速度相机、高速相机;按照响应频率范围分为可见光(普通)相机、红外相机、紫外相机等。

通常来说，工业相机在性能上更为稳定可靠;在使用上要便于安装，且不易损坏;在工作强度上，要连续工作更长时间;在工作环境上，要适应更恶劣的环境;在反应速度上要更快，便于抓拍高速运动中的物体。

在图像传感器的扫描方式上是逐行的，隔行扫描是不适用的。

在帧率上，工业相机每秒可以拍摄十幅到几百幅图片，远远高于普通相机的2~3幅。

半导体封装测试展了解到，在数据输出上，工业相机不仅输出的是裸数据(raw data)，而且其光谱范围也往往比较宽，这是要适合高质量的图像处理算法。普通相机的图像与光谱范围能适合人眼裸视就可以了。

图像采集卡。图像采集卡一般分为两种，一种是模拟采集卡，一种是数字采集卡。模拟采集卡是将模拟视频信号转化成数字信号，也就是将模拟相机输出的图像数据进行采样、量化并转化成电脑可辨别的数字数据，再进行数字处理。而数字采集卡则将相机端的数字图像信号由不同的格式协议，转化成PCIE格式并被主机解读、存储和处理。在可见的未来，会有一种将采集与预处理能力集于一身的数字采集卡，合乎数据带宽增高、预处理能力增大、采集传输可靠性增强、工业视觉标准接口发展及协议国际标准化加速等发展趋势。

 

文章来源:郑州赛睿