相較於其他自動(dòng)化技術(shù)，機(jī)器視覺雖然尚屬新興發(fā)展，但做為自動(dòng)化領(lǐng)域一環(huán)，應(yīng)用已逐漸成熟；在技術(shù)上各種新元件及介面的導(dǎo)入，讓視覺應(yīng)用大放異彩，而各類技術(shù)的相互競(jìng)逐，工業(yè)相機(jī)規(guī)格已百花齊放。

早期在工業(yè)自動(dòng)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(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)。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(shí)間、工作壓力而下降。

完善系統(tǒng)整合提升效益

機(jī)器視覺的系統(tǒng)整合相當(dāng)重要，必須透過全方位佈局提供軟硬體元件與技術(shù)整合，才能達(dá)成最精準(zhǔn)的效益。

導(dǎo)入機(jī)器視覺後，透過視覺分析進(jìn)行品質(zhì)管控檢測(cè)，以及定位量測(cè)等工作，同時(shí)配合運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，在檢測(cè)過程中，機(jī)器視覺負(fù)責(zé)影像檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)品質(zhì)不合產(chǎn)品，立即做出判斷，讓運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備執(zhí)行剔除動(dòng)作，提昇自動(dòng)化程度，將人力成本降到最低。既然存在相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，這樣的新興技術(shù)即成為自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的一項(xiàng)重點(diǎn)。

圖1 : 機(jī)器視覺已成為生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

機(jī)器視覺做為自動(dòng)化系統(tǒng)的一環(huán)，系統(tǒng)整合相當(dāng)重要，必須透過全方位佈局提供軟硬體元件與技術(shù)整合，才能達(dá)成最精準(zhǔn)的效益。一個(gè)典型的工業(yè)機(jī)器視覺系統(tǒng)，工業(yè)相機(jī)、工業(yè)鏡頭、影像擷取、光源、系統(tǒng)平臺(tái)軟體，在選擇過程中存在很多問題主要貫串其中的兩個(gè)重點(diǎn)，也是機(jī)器視覺最基本的項(xiàng)目，就是「取像」與「通訊連結(jié)」。

而這些部分，也可以從目前工業(yè)相機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)上進(jìn)行分析，兆鎂新 Technica

Account Manager曾慶國(guó)指出，觀察工業(yè)相機(jī)的發(fā)展，會(huì)發(fā)現(xiàn)近年的變化，愈來愈趨近應(yīng)用導(dǎo)向，在應(yīng)用要求下，包括解析度逐漸提升、取像即時(shí)性要求提高，以及因應(yīng)不同待測(cè)要求的光感應(yīng)攝影機(jī)的問世，都是在不同應(yīng)用面向中所做的技術(shù)提升。

CCD淡出 CMOS躍居主流

圖2 : 與相機(jī)與主機(jī)板整合的板機(jī)產(chǎn)品因非整機(jī)，其設(shè)計(jì)彈性相當(dāng)大。(圖片來源：兆鎂新提供)

解析度與光感應(yīng)，均是透過取像的感光元件達(dá)成。過去工業(yè)相機(jī)的感光元件多是以CCD為主，這也是市場(chǎng)上的主流應(yīng)用，CCD具備高靈敏度、低圖像雜訊的特點(diǎn)，自然成為工業(yè)相機(jī)感光元件的首選；不過現(xiàn)在半導(dǎo)體技術(shù)蓬勃發(fā)展，帶動(dòng)CMOS的技術(shù)提升，加上生產(chǎn)成本較低，導(dǎo)入相關(guān)技術(shù)可有效降低機(jī)器視覺系統(tǒng)的整體造價(jià)，在此態(tài)勢(shì)下，CCD逐漸失去市場(chǎng)，尤其在市場(chǎng)主力Sony關(guān)閉CCD產(chǎn)線後，CMOS幾乎已獨(dú)佔(zhàn)市場(chǎng)，以兆鎂新為例，近年來的產(chǎn)品就以CMOS為大宗，近期推出的GIGE VISION 33 系列就採(cǎi)用Sony IMX 174感光組件，

曾慶國(guó)表示以CCD抗雜訊的技術(shù)較佳，在動(dòng)態(tài)成像的水準(zhǔn)較高，較常用於科學(xué)研究與工業(yè)高端應(yīng)用；至於CMOS，它的特色在於省電、體積小，加上製程成本較低，取像較為快速，適合一般工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用上高速檢測(cè)的需求，不過近期CMOS的效能已不遜於CCD，因此市場(chǎng)上CCD的應(yīng)用已漸少，CMOS躍居主流。

在傳輸介面部份，曾慶國(guó)則指出，隨著這幾年機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)於產(chǎn)品品質(zhì)記錄及可後續(xù)追溯性檔案的需求也逐漸提升，機(jī)器視覺已成為生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)之一，通訊的要求也被更形重視，目前機(jī)器視覺的兩大主流介面為GigE Vision與USB3.0。

GigE Vision與USB 3.0 並肩主宰市場(chǎng)

USB 3.0介面的高傳輸、高啟動(dòng)速度、隨插即用、小體積等特色，讓它成為機(jī)器視覺領(lǐng)域的新寵兒。

GigE Vision與一般機(jī)器視覺攝影機(jī)最大差異在於使用了乙太網(wǎng)路技術(shù)，GigE Vision採(cǎi)用了IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)，可同時(shí)使用TCP與UDP兩種通訊協(xié)定，TCP的特點(diǎn)在於保證可確實(shí)傳送，為了解決過去工控業(yè)界對(duì)乙太網(wǎng)路穩(wěn)定性的疑慮，GigE Vision在接收封包後，都會(huì)主動(dòng)回傳訊息，若有遺失，系統(tǒng)會(huì)立即處理，至於UDP雖然在傳輸穩(wěn)定性上不如TCP，不過傳輸效率方面則有所提昇，GigE Vision兼具兩種標(biāo)準(zhǔn)之長(zhǎng)，提供了穩(wěn)定度與速度均佳的選擇。

在傳輸距離方面，GigE Vision有效傳輸距離可達(dá)100公尺，相對(duì)於IEEE 1394的4.5公尺、Camera Link的7公尺、USB3.0的3公尺都更長(zhǎng)，現(xiàn)在機(jī)器視覺的應(yīng)用越來越廣，在部份量測(cè)範(fàn)圍較大之處，檢測(cè)時(shí)X、Y軸的距離都必須加長(zhǎng)，此時(shí)傳輸距離成為機(jī)器視覺設(shè)計(jì)時(shí)，相當(dāng)重要的考量。

頻寬部份，四種標(biāo)準(zhǔn)每秒的傳輸速率依序?yàn)镮EEE 1394的64 MB/S、GigE Vision的100 MB/S、Camera Link的650 MB/S、USB3.0的3公尺，現(xiàn)在檢測(cè)對(duì)精細(xì)度要求越來越高，影像解析度也一再提高，傳輸頻寬成為標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)的重點(diǎn)，就目前標(biāo)準(zhǔn)來看，Camera Link的頻寬居各標(biāo)準(zhǔn)之首，不過如果計(jì)算單位平均成本，Camera Link反而最高，成本與效率要如何拿捏，端視使用者狀況。

圖3 : 機(jī)器視覺應(yīng)用已逐漸成熟；在技術(shù)上各種新元件及介面的導(dǎo)入，而各類技術(shù)的相互競(jìng)逐，工業(yè)相機(jī)規(guī)格已百花齊放。(圖片來源：兆鎂新提供)

USB 3.0介面的高傳輸、高啟動(dòng)速度、隨插即用、小體積等特色，讓它成為機(jī)器視覺領(lǐng)域的新寵兒，過去USB 3.0被質(zhì)疑的原因，主要原因來自於對(duì)USB 2.0的尷尬情結(jié)，USB雖然已是在中階領(lǐng)域被廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)，但尷尬的是它在工業(yè)應(yīng)用上的穩(wěn)定性仍有待提升；加上其缺乏傳統(tǒng)工控I/O通訊埠必須「鎖上」的架構(gòu)，以及傳輸距離的相關(guān)限制，不過後相關(guān)疑慮逐漸被克服，大約從2012 年，開始有廠商推出USB 3.0介面的工業(yè)相機(jī)，尤其在2013年符合工業(yè)規(guī)範(fàn)的USB3.0標(biāo)準(zhǔn)制定完成後，相關(guān)介面的工業(yè)相機(jī)陸續(xù)上市，如今已成為與GigE Vision比肩的工業(yè)相機(jī)兩大主流傳輸介面。

泛用與專用並行

傳統(tǒng)製造業(yè)與電子業(yè)仍為機(jī)器視覺的最主要應(yīng)用，不過近年來非製造端的商業(yè)應(yīng)用也逐漸崛起。

在應(yīng)用領(lǐng)域部份，曾慶國(guó)指出，傳統(tǒng)製造業(yè)與電子業(yè)仍為機(jī)器視覺的最主要應(yīng)用，不過近年來非製造端的商業(yè)應(yīng)用也逐漸崛起，例如VR(虛擬實(shí)境)就會(huì)使用多臺(tái)工業(yè)等級(jí)相機(jī)以環(huán)景接圖的方式建構(gòu)虛擬場(chǎng)景，另外3D掃描也是機(jī)器視覺的重要趨勢(shì)，3D掃描以至少兩臺(tái)工業(yè)相機(jī)加上影像軟體，建構(gòu)檢測(cè)物的3D外觀形狀，不過目前2D的面區(qū)域檢測(cè)仍為機(jī)器視覺的主流應(yīng)用，像兆鎂新就以2D為主3D為輔，架構(gòu)完整產(chǎn)品線。

至於現(xiàn)在自動(dòng)化領(lǐng)域逐漸走向「行業(yè)化」設(shè)計(jì)，意即針對(duì)單一產(chǎn)業(yè)如電子、醫(yī)療、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域設(shè)計(jì)專用產(chǎn)品，曾慶國(guó)表示，機(jī)器視覺作為整體自動(dòng)化系統(tǒng)衣部份，針對(duì)單一市場(chǎng)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的需求並不高，目前多數(shù)廠商的產(chǎn)品仍都設(shè)計(jì)為泛用型，兆鎂新也是如此，不過為了滿足不同需求的客戶，兆鎂新也有專案設(shè)計(jì)服務(wù)，例如與相機(jī)與主機(jī)板整合的板機(jī)產(chǎn)品就是一例，這類型產(chǎn)品因非整機(jī)，其設(shè)計(jì)彈性相當(dāng)大，可提供客戶更多元的選擇，曾慶國(guó)最後表示，隨著應(yīng)用快速擴(kuò)張，機(jī)器視覺在軟硬體兩端的設(shè)計(jì)都必須更靈活，方能貼近應(yīng)用端，創(chuàng)造出更高產(chǎn)品效益。