運(yùn)動控制領(lǐng)域中，PLC與PC-Based是兩大控制主流，這兩者技術(shù)發(fā)展背景不同，由於PLC發(fā)展歷史悠久，從1969年美國DEC公司發(fā)表第一臺產(chǎn)品至今已將近40年，這40年來，控制一直是PLC的唯一設(shè)計(jì)取向，因此不管是軟體程式或硬體架構(gòu)，都有一定程度的封閉性，要導(dǎo)入其他技術(shù)並不容易，而且在穩(wěn)定考量下，似乎也無此必要。
因此當(dāng)PC Based技術(shù)開始跨入製造自動化時，自動化系統(tǒng)會否全面PC化這個問題在業(yè)界引起一陣討論，經(jīng)過這幾年的發(fā)展，情勢逐漸底定，PC Based的確攻佔(zhàn)了一部分傳統(tǒng)自動化市場，但在部份整合需求不高但穩(wěn)定度要求的領(lǐng)域，傳統(tǒng)自動化技術(shù)如PLC，仍有PC Based難以撼動的地位，不過不可否認(rèn)，PC跨入自動化領(lǐng)域後，的確對原有技術(shù)與架構(gòu)產(chǎn)生衝擊。
就架構(gòu)特性來看，PLC擁有在順序控制方面的優(yōu)勢，但是在運(yùn)算能力方面，則是PC-Based控制器的優(yōu)勢，而目前相當(dāng)流行的PAC產(chǎn)品，則是強(qiáng)調(diào)將PLC與PC-Based雙方面的優(yōu)勢結(jié)合在一起的新趨勢，PLC在穩(wěn)定性與順序控制方面的優(yōu)勢較高，同時對一般操作者也比較容易上手；相對於PC-Based在高速運(yùn)算時，產(chǎn)生的散熱問題，PLC長期應(yīng)用於特殊環(huán)境下，對於面對各種環(huán)境的適應(yīng)力與抵抗性都是相當(dāng)好的選擇。
至於PC-Based的優(yōu)勢，則在功能性與擴(kuò)充彈性方面，PC-Based可以進(jìn)行大量快速的運(yùn)算或是多工的處理，而且隨時可以依據(jù)需求，插上不同的卡片進(jìn)行應(yīng)用調(diào)整，而PLC一旦配線完成後，要增加或修正，都需要重新進(jìn)行配線，無法簡單的升級或擴(kuò)充。
PAC則是以PLC為主要架構(gòu)，再將PC-Based產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)放在PLC的架構(gòu)上，所創(chuàng)造出來的產(chǎn)品概念。同時，在運(yùn)動控制方面，除非是應(yīng)用在極為特殊或大量運(yùn)算需求，否則一般的RISC處理器就已經(jīng)游刃有餘，也因此，PAC產(chǎn)品相較著重於穩(wěn)定性及可靠度，進(jìn)而有效的降低硬體本身的成本。從控制軟體與作業(yè)平臺來討論，目前PAC產(chǎn)品多採用WinCE作業(yè)平臺，雖然開發(fā)方面需要多花一點(diǎn)時間，但是穩(wěn)定性確是相對最好的。但是對於原本採用PLC或PC-Based的使用者該如何順利上手，目前也只能以提供便利性的程式開發(fā)工具，作為輔助之用。
運(yùn)動控制技術(shù)發(fā)展趨勢
運(yùn)動控制產(chǎn)品及應(yīng)用，基本上可以將亞洲與歐美視為兩塊不同的市場，主要是因?yàn)閮傻氐氖褂谜邔\(yùn)動控制的概念與看法不盡相同，亞洲部分主要是受到日本的影響，而歐美有一套屬於自己的規(guī)則以及對運(yùn)動控制的看法，區(qū)域上的分野，造成產(chǎn)品線方面的差異。
日本重視伺服控制方面的技術(shù)，強(qiáng)調(diào)以脈衝卡搭配伺服馬達(dá)來達(dá)到多顆馬達(dá)的整合與高精密度的定位控制，完成使用者所需求的多樣化控制配合。歐美地區(qū)多半是使用直流無刷馬達(dá)搭配類比訊號輸出功能與帶有DSP晶片的控制卡，這樣的搭配讓主要的控制都在卡片端完成閉迴路設(shè)定上所需要的參數(shù)，所以使用者在使用前必須投入較多的時間與精力在參數(shù)的調(diào)校與測試，才能將這些PID閉迴路參數(shù)設(shè)定到最佳化的地步。
早期基於市場與合作夥伴的關(guān)係，臺灣業(yè)者會以脈衝運(yùn)動控制卡片為主，至於對DSP運(yùn)動控制技術(shù)的掌握，透過相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)亦有相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，隨著市場的擴(kuò)展與應(yīng)用需求的多樣變化，推出適用於歐美市場的運(yùn)動控制卡，目前臺灣業(yè)者的產(chǎn)品線均相當(dāng)完整，不論是單軸、多軸、步進(jìn)或伺服控制都有相關(guān)的對應(yīng)產(chǎn)品。
就技術(shù)面來看，目前透過DSP硬體來進(jìn)行控制，在Real-Time的效能上應(yīng)該是最快最方便的，不過需要耗費(fèi)相當(dāng)長的時間與使用者及合作夥伴共同去瞭解不同產(chǎn)業(yè)中對DSP韌體撰寫的需求，開發(fā)所需要的技術(shù)。例如彎管機(jī)、彈簧機(jī)等，與其他相似的競爭產(chǎn)品之間，臺灣業(yè)者的優(yōu)勢多在於提供完善客製化的韌體研發(fā)能力。
除了純粹的類比帶DSP的運(yùn)動控制產(chǎn)品外，業(yè)者表示，現(xiàn)在也有許多利用脈衝卡的使用者，有進(jìn)一步對高階運(yùn)動控制的需求，處理時間短與準(zhǔn)確精度高的需求，透過硬體執(zhí)行的方式會比軟體方式更能達(dá)到較佳的週期運(yùn)動控制表現(xiàn)與穩(wěn)定性，而不會因?yàn)樽鳂I(yè)系統(tǒng)當(dāng)機(jī)而停擺。
另外，產(chǎn)品趨勢中，串列式控制（分散式控制）也在機(jī)械自動化中成為一股不可輕忽的力量，由於目前的機(jī)臺朝向兩極化發(fā)展，不論是越來越小或越來越大的機(jī)臺，採用串列式控制技術(shù)皆可為設(shè)備製造商節(jié)省極多的系統(tǒng)資源。
對於目前通訊協(xié)定仍是百家爭鳴的局面，多數(shù)業(yè)者認(rèn)為，如果有共同的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)範(fàn)，對使用者而言將不再被侷限使用固定廠牌的產(chǎn)品，可擁有不同選擇。，由於封閉的系統(tǒng)具有較佳的穩(wěn)定性，同時兼具快速、相容性保證及效益強(qiáng)等優(yōu)勢，雖然這些特性的確是使用者最關(guān)切的，可是如果選擇特定廠牌，以現(xiàn)今的環(huán)境而言，等於就被限制住，由於市場在通訊協(xié)定方面並沒有「大一統(tǒng)」的情況出現(xiàn)，各家都不斷的在攻佔(zhàn)山頭，面對各家廠商透過封閉的通訊協(xié)定，達(dá)成更快速的運(yùn)動控制，同時整合更多的I/O，達(dá)到更好效能的目的。
整合機(jī)器視覺趨勢
運(yùn)動控制從早期發(fā)展迄今，已有相當(dāng)深厚的技術(shù)基礎(chǔ)，因此與其單純討論技術(shù)發(fā)展，不如探討運(yùn)動控制在自動化產(chǎn)業(yè)中扮演的角色，以及與其他周邊次系統(tǒng)之間整合與應(yīng)用的情形，在技術(shù)日臻成熟時，運(yùn)動控制產(chǎn)品要想再提昇附加價值，必須從系統(tǒng)整合的方向著手。
早期透過PLC進(jìn)行的一般整合性控制系統(tǒng)，在PC-Based這兩年發(fā)展逐步成熟的情況下，越來越多PLC的系統(tǒng)，慢慢轉(zhuǎn)移到PC-Based的領(lǐng)域中，而過去在PLC上不容易解決的整合問題，例如影像辨識在PC-Based上多半都能輕易的找到解決的Solution，主要是因?yàn)镻C-Based本身是開放的標(biāo)準(zhǔn)介面，開放架構(gòu)讓使用者有更多的選擇性，更容易在同一平臺上整合更多不同的資源，這些基於PC-Based架構(gòu)所帶來的好處，是PLC所欠缺的。
目前在自動化控制中，視覺影像與運(yùn)動控制的整合越來越深，如何在最短的時間處理最多的影像資訊，將結(jié)果傳輸回控制器進(jìn)行後續(xù)動作的研判，與運(yùn)動控制相互搭配整合，需要相當(dāng)技術(shù)，如果說視覺系統(tǒng)如同人的眼睛，運(yùn)動控制則是人的手腳，怎樣透過控制器去協(xié)調(diào)出最適當(dāng)?shù)拇钆洌瑢⑹羌夹g(shù)重點(diǎn)。
機(jī)器視覺技術(shù)在1980年代早期首先被引進(jìn)，並且預(yù)期將取代人工對零件和產(chǎn)品的檢查，藉此增進(jìn)品質(zhì)和生產(chǎn)力。這個技術(shù)在機(jī)器視覺系統(tǒng)廠商提供廣泛的支持和使用者親和性機(jī)器設(shè)備的需要之後開始被大量使用。
機(jī)器視覺與運(yùn)動控制一樣，都被廣泛用在各種自動化系統(tǒng)，尤其主要的是用在半導(dǎo)體中和電子業(yè)，其他的產(chǎn)業(yè)使用機(jī)器視覺者如製藥、汽車業(yè)、航太業(yè)、金屬製造、食品處理和印刷業(yè)。
早期在工業(yè)自動化的流程中，最常看見的景象就是一批檢視人員站在傳輸帶的兩側(cè)，對產(chǎn)品進(jìn)行檢測。這種人工檢驗(yàn)作業(yè)雖然適應(yīng)力大、知覺度高；但是人工作業(yè)往往隨著作業(yè)人員的身體、精神狀況影響，而有相當(dāng)出入；檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性更容易因設(shè)備的複雜度、工作時間、工作壓力而下降。
機(jī)器視覺升級快速
在這樣的情況下，以機(jī)器視覺自動檢驗(yàn)系統(tǒng)取代人工作業(yè)，似乎是更佳的解決方案，基本上，機(jī)械視覺系統(tǒng)包括了攝影機(jī)、影像處理器及計(jì)算機(jī)三大部份，透過攝影機(jī)拍攝檢視物，將畫面送至影像處理器處理，再由電腦執(zhí)行計(jì)算、分析、識別、判斷等工作，更進(jìn)一步將辨識結(jié)果或控制後續(xù)動作的指令傳送至週邊設(shè)備，以控制自動化生產(chǎn)流程，或進(jìn)行自動化管理或品質(zhì)管制。
隨著科技的發(fā)展，機(jī)器視覺的技術(shù)不斷被研發(fā)與提升，近10年來，機(jī)器視覺已經(jīng)大量的運(yùn)用在遙測、醫(yī)工、地質(zhì)探測、圖形識別以及家電用品等不同的領(lǐng)域之中；同時，這些應(yīng)用的技術(shù)實(shí)例正在快速的累積成長，也由於電子硬體，電腦、微處理機(jī)的大幅進(jìn)步，機(jī)器視覺正以驚人的變革速度在更新它們的面貌。
機(jī)械視覺應(yīng)用層面包羅萬象，透過科技發(fā)展所產(chǎn)生的識別系統(tǒng)及應(yīng)用領(lǐng)域，不斷推陳出新，尤其是在自動化檢測方面，在目前一切要求自動化、精準(zhǔn)化以及高速化的前題下，除了許多非接觸性的自動化檢測工作都開始利用這些數(shù)位信號處理系統(tǒng)來完成。因?yàn)檫@樣的方式不但能配合自動化機(jī)械高速生產(chǎn)作業(yè)，降低生產(chǎn)成本；同時，利用電腦統(tǒng)計(jì)分析還能提供測試資訊及管理記錄，提高校正、診斷的功能。除此之外，許多在過去屬於艱困或危險的監(jiān)測環(huán)境，透過視覺影像數(shù)位化處理的程序來處理，亦會是最經(jīng)濟(jì)有效的方式。
除了在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面的拓展外，就技術(shù)面而言，機(jī)器視覺系統(tǒng)是一項(xiàng)集光學(xué)、電子、機(jī)械及材料技術(shù)整合的科技，透過機(jī)器視覺技術(shù)的提升，連帶的能讓自動化產(chǎn)業(yè)獲得更進(jìn)一步的發(fā)展，朝向無人化控制的階段前進(jìn)。
如何將機(jī)械視覺及數(shù)位信號處理技術(shù)與產(chǎn)業(yè)界升級的需求相結(jié)合，以及在機(jī)器視覺本身發(fā)展型態(tài)的演變，是我們較為關(guān)心的問題。
影像處理這門技術(shù)往往是隨著案例需求的不同，即須有不同的程序來運(yùn)作，但是結(jié)合視覺及運(yùn)動控制方面的大方向是眾人亟欲建立的領(lǐng)域，不論是透過軟體的控制或平臺的提供，藉由受訪者的眼中，我們看到了機(jī)器視覺未來發(fā)展的無限可能。
整合風(fēng)帶動市場成長
從應(yīng)用面來看機(jī)器視覺與運(yùn)動控制的主要使用者有四大領(lǐng)域，工業(yè)製造、航太／國防業(yè)、研究發(fā)展、製藥和生醫(yī)產(chǎn)業(yè)，這些領(lǐng)域中會與運(yùn)動控制重疊的部份，則以工業(yè)製造為多，工業(yè)製造包含半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、電子製造、汽車、化學(xué)、通訊、石化和其他製造業(yè)在機(jī)器視覺系統(tǒng)市場收入約佔(zhàn)總市場的50%以上，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)成長的主要因素，航太和國防產(chǎn)業(yè)，由於軍事威脅降低預(yù)算降低而有需求下滑的趨勢，研究發(fā)展、製藥和生醫(yī)產(chǎn)業(yè)在機(jī)器視覺與運(yùn)動控制的需求，這幾年都有穩(wěn)定成長。
機(jī)器視覺與運(yùn)動控制在自動化系統(tǒng)中，提供線上高速率製造的檢驗(yàn)處理，由於市場競爭激烈，效率更高的自動化系統(tǒng)需求日殷，以機(jī)器視覺為例，每分鐘1800個影像是目前的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，快速的視覺檢驗(yàn)加上與快速微處理器的整合，即成為新一代自動化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，高速率處理的涵意是製造生產(chǎn)線上每秒可以處理更多的零件，每一零件可以檢視更多特徵且提供更多詳細(xì)影像分析，這些都需要機(jī)器視覺與運(yùn)動控制的更強(qiáng)力整合。
綜觀來看，目前運(yùn)動控制的發(fā)展趨勢可分為兩方面，一是架構(gòu)本身的改變，近三十年被廣泛應(yīng)用大型PLC運(yùn)動控制系統(tǒng)，對已經(jīng)習(xí)慣PLC的客戶來說，雖發(fā)展環(huán)境不用重新學(xué)習(xí)，上手快速，但也因而受限於PLC功能及HMI可以變化的自由度不大，因此PC Based乃至於PAC正快速竄起。
而PC Based運(yùn)動控制系統(tǒng)則受惠於臺灣PC之強(qiáng)大設(shè)計(jì)製造基礎(chǔ)，發(fā)展迅速結(jié)合ISABUS、PCIBUS等標(biāo)準(zhǔn)介面，使得應(yīng)用日益廣泛，選擇性高，開發(fā)自由度大為其主要特色，不過其系統(tǒng)安裝繁瑣，硬碟當(dāng)機(jī)問題，風(fēng)扇故障，高熱問題等，還是有許多改善空間。
至於PAC運(yùn)動控制系統(tǒng)，因針對RTOS、IO、Motion、通訊、開發(fā)環(huán)境及客戶運(yùn)用靈活度、可發(fā)展及保護(hù)公司技術(shù)，也提供多重之開發(fā)解決方案從VC低階開發(fā)語言及高階VB、C語言，到整合SoftPLC、SCADA的套裝軟體，但這種新的架構(gòu)使用者還需一些學(xué)習(xí)曲線時間。
對外整合方面，機(jī)器視覺則被視為運(yùn)動控制的最佳整合對象，目前系統(tǒng)整合業(yè)者也戮力進(jìn)行此類系統(tǒng)架構(gòu)，未來發(fā)展值得業(yè)界注意。
