將機(jī)器視覺系統(tǒng)或者基于圖像的身份識(shí)別標(biāo)志（ID）讀取器的與工程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)集成的傳統(tǒng)方法包括將個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）與專用串行總線或者USB端口相連接，然后在PC上運(yùn)行一個(gè)翻譯程序，與控制這條總線的PLC實(shí)現(xiàn)接口。最新一代的機(jī)器視覺系統(tǒng)和ID讀取器實(shí)現(xiàn)了一些本質(zhì)的改進(jìn)，包括以太網(wǎng)連通性和能夠與PLC、機(jī)器人控制器、PC和人機(jī)界面（HMI）直接通訊的工具。

關(guān)鍵的優(yōu)點(diǎn)包括不再依賴于PC包括從PC到視覺系統(tǒng)或者ID讀取器的電纜，不再需要PC端軟件，以及通過工廠網(wǎng)絡(luò)在任何地方都能夠與視覺系統(tǒng)或者ID讀取器通訊的能力。有了新型的通訊接口，工廠網(wǎng)絡(luò)和視覺系統(tǒng)以及ID讀取器之間的接口變得更加容易。

設(shè)備層接口

工廠網(wǎng)絡(luò)和ID讀取器及設(shè)備視覺系統(tǒng)之間接口的傳統(tǒng)方法是使用RS232串行總線或者USB與個(gè)人計(jì)算機(jī)相連。個(gè)人計(jì)算機(jī)運(yùn)行翻譯軟件或者能夠解讀數(shù)據(jù)的用戶腳本，將翻譯結(jié)果發(fā)送給PLC，有時(shí)也發(fā)送給其他的網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)。這種方法所涉及的費(fèi)用包括購置PC的費(fèi)用和編程費(fèi)用，以及連接ID讀取器或者視覺系統(tǒng)的布線費(fèi)用。以前，生產(chǎn)廠商都愿意將視覺系統(tǒng)由單一計(jì)算機(jī)顯示擴(kuò)展至整個(gè)生產(chǎn)線上的多點(diǎn)顯示離散視覺系統(tǒng)。

傳統(tǒng)方法中的PC購置費(fèi)用以及由計(jì)算機(jī)到視覺系統(tǒng)和ID讀取器之間的布線費(fèi)用是相當(dāng)高昂的，為PC開發(fā)翻譯軟件或者直接購置翻譯軟件的成本甚至更高。由于能夠與PC相連接的代碼讀取器的數(shù)量和視覺系統(tǒng)的數(shù)量受到限制，所以采用這種方法實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)不便于后續(xù)擴(kuò)展。要求達(dá)到良好操作規(guī)范的企業(yè)還需要承擔(dān)額外的PC和軟件驗(yàn)證成本。另一個(gè)局限就是ID讀取器或者視覺系統(tǒng)只能夠和那些與PC直接相連的設(shè)備通訊。這樣一來，在某些應(yīng)用場合就會(huì)受到挑戰(zhàn)，例如統(tǒng)計(jì)過程控制或者在模型變更過程中需要對多個(gè)視覺系統(tǒng)下載配置的時(shí)候。

以太網(wǎng)接口，控制層

最新一代的ID代碼讀取器和機(jī)器視覺系統(tǒng)集成了以太網(wǎng)接口，能夠與工廠網(wǎng)絡(luò)上的任何交換機(jī)或者集線器連接，進(jìn)而與任何聯(lián)網(wǎng)的其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)通訊。最近版本的視覺系統(tǒng)和ID 讀取器也還配有一些專用工具，使其與常見工廠自動(dòng)化硬件的直接連接更加便利，例如PLC、機(jī)器人控制器、HMI和PC。這樣一來就無需使用電纜將PC與ID讀取器或者設(shè)備系統(tǒng)直接相連，降低了成本。

由于無需使用PC端軟件，成本進(jìn)一步降低，而且對于那些強(qiáng)制要求達(dá)到GMP的行業(yè)，無需對PC和PC端軟件進(jìn)行評價(jià)。ID讀取器或者設(shè)備視覺系統(tǒng)與工廠網(wǎng)絡(luò)之間的直接以太網(wǎng)連接改善了系統(tǒng)的擴(kuò)展能力，無需添置新的硬件和軟件就能夠添加新的ID讀取器或者視覺系統(tǒng)。支持RS232和USB連接，可以直接與PC相連，對應(yīng)用進(jìn)行設(shè)置和故障排查。

由于可以通過網(wǎng)絡(luò)與這些系統(tǒng)輕松實(shí)現(xiàn)連接和控制，所以安裝和維護(hù)的總成本得以降低。聯(lián)網(wǎng)之后的視覺系統(tǒng)、視覺傳感器和ID讀取器能夠確保數(shù)據(jù)和圖形實(shí)現(xiàn)被集中采集、在一個(gè)監(jiān)視器上瀏覽，還能夠獲得趨勢分析功能并實(shí)現(xiàn)持續(xù)過程改進(jìn)。聯(lián)網(wǎng)之后的視覺系統(tǒng)具有自動(dòng)制程功能，生產(chǎn)靈活性也得以提升，例如在固定模型加工中需要對模型進(jìn)行變更時(shí)。

先進(jìn)的視覺系統(tǒng)和傳感器提供了一些軟件工具，使用這些軟件工具可以實(shí)現(xiàn)集中應(yīng)用程序開發(fā)和網(wǎng)絡(luò)管理。工程師能夠?qū)σ曈X系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和修改，與其他工廠站點(diǎn)共享應(yīng)用程序，不用離開辦公室就能夠與專家實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障排查。有了這些工具，在現(xiàn)有流水線中增添一個(gè)新的視覺傳感器或者將現(xiàn)有視覺傳感器應(yīng)用程序移植到新的流水線上就變得很容易。

集成視覺，工廠網(wǎng)絡(luò)

為了獲得這些好處，ID讀取器或者設(shè)備視覺系統(tǒng)必須能夠通過網(wǎng)絡(luò)與工廠的其他自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)通訊，例如PLC。有多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議可以選擇：

■ EtherNet/IP——這種ODVA協(xié)議使視覺系統(tǒng)能夠通過一根以太網(wǎng)電纜與PLC和其他設(shè)備相連接，無需使用復(fù)雜的布線結(jié)構(gòu)和昂貴的網(wǎng)關(guān)。
■ Modbus/TCP——這種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（Modbus組織）允許通過以太網(wǎng)與Modicon PLC和其他設(shè)備直接相連。
■ Profinet——這種工業(yè)通訊協(xié)議由Profibus International組織定義，它允許視覺系統(tǒng)與PLC和其他工廠自動(dòng)化設(shè)備通訊。

常見的通訊能力包括預(yù)裝驅(qū)動(dòng)、可用模板以代碼示例，這些能力能夠加速系統(tǒng)設(shè)置過程，確保與工廠自動(dòng)化機(jī)器人和控制器之間實(shí)現(xiàn)平順通訊。將監(jiān)視圖像與集中操作員接口集成的時(shí)候通常都有可視化的選項(xiàng)陣列可以選擇。在聯(lián)網(wǎng)的PC上可以通過簡單的點(diǎn)擊方式來控制多個(gè)視覺系統(tǒng)，用戶可以輕松地將數(shù)據(jù)和圖像發(fā)送至企業(yè)文件服務(wù)器或者將其顯示在用戶自己的操作員界面上。

新型視覺系統(tǒng)提供驅(qū)動(dòng)器、模板和代碼示例，支持開放式標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)通訊協(xié)議，例如MC Protocol、EtherNet/IP和能夠與來自Mitsubishi、Rockwell、Siemens和其他制造商的多種PLC及其他自動(dòng)化設(shè)備連接的Profinet。視覺系統(tǒng)能夠與幾乎任何類型的機(jī)器人通訊，預(yù)裝驅(qū)動(dòng)器、可以直接使用的模板以及代碼示例支持ABB、Denso、Fanuc、Kawasaki、Kuka、Motoman和Staubli的機(jī)器人，還能夠與Mitsubishi、Adept、Epson及很多其他制造商的機(jī)器人進(jìn)行通訊。離散I/O和串行協(xié)議能夠支持老式的PLC和設(shè)備，無需建立網(wǎng)絡(luò)連接。支持多種現(xiàn)場總線協(xié)議，包括CC-Link、DeviceNet和Profibus。

為了在操作員界面中集成圖像、質(zhì)量數(shù)據(jù)和交互控制功能，系統(tǒng)還提供了可視化選項(xiàng)。一種常見的方法是將視覺系統(tǒng)圖像和用戶顯示屏幕嵌入到一個(gè)兼容NET或者ActiveX的用戶應(yīng)用程序中去或者嵌入到一套來自Rockwell、Wonderware、Citect或者其他生產(chǎn)廠商的基于PC的HMI系統(tǒng)中去。OPC服務(wù)器能夠?qū)⒁曈X數(shù)據(jù)發(fā)送給HMI顯示器、SPC系統(tǒng)、工廠監(jiān)管系統(tǒng)和Microsoft Excel，用來監(jiān)控作業(yè)狀況并記錄統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。用戶可以使用軟件開發(fā)套件創(chuàng)建用戶界面來管理視覺系統(tǒng)。

ID讀取器應(yīng)用

AOP功能搭配合適的軟件能夠用于在PLC建立新模塊以及定義輸入輸出接點(diǎn)。使用Rockwell公司的AOP功能通過EtherNet/IP連接視覺系統(tǒng)或者ID讀取器。第一步是將視覺系統(tǒng)電子數(shù)據(jù)表（EDS）導(dǎo)入Rockwell公司的EDS向?qū)к浖SLogix。EDS文件就是簡單的文本文件，網(wǎng)絡(luò)配置工具可以使用EDS文件用來定義產(chǎn)品并在網(wǎng)絡(luò)上對其進(jìn)行委托。然后使用Rockwell公司的AOP配置工具導(dǎo)入視覺系統(tǒng)或者ID讀取器AOP。第三步就是在PLC上配置一個(gè)新模塊，增加獨(dú)立的名稱，分配讀取器IP地址。最終一步就是定義輸入和輸出接點(diǎn)，然后工程師編寫應(yīng)用程序，然后在Rockwell Automation公司的編程環(huán)境下定義相關(guān)邏輯。

視覺向?qū)C(jī)器人

鑄造廠在將重大40磅的鋁制離合器外殼遞交給客戶之前，必須先削掉澆鑄口，磨平毛刺。以前，一個(gè)操作員負(fù)責(zé)將鑄件放置到設(shè)備中去，削掉澆鑄口，另一個(gè)操作員手持鑄件磨平毛刺。Odyssey Machine公司開發(fā)了一種視覺向?qū)У臋C(jī)器人，不再采用這些困難且危險(xiǎn)的作業(yè)模式。機(jī)器視覺系統(tǒng)能夠識(shí)別傳送帶上的零件是八個(gè)零件中的哪一個(gè)，以及這個(gè)零件的位置。機(jī)器人隨后將零件夾起，將其放置到切割工位將澆鑄口削掉，然后機(jī)器人將零件從切割工位移除，并放置到第二個(gè)高速打磨工位的夾具上，將毛刺磨掉。

機(jī)器人夾持離合器外殼

車間在Allen-Bradley可編程邏輯控制器（PLC）的控制下運(yùn)行，PLC通過以太網(wǎng)電纜與視覺系統(tǒng)相連接。Fanuc公司將一臺(tái)已經(jīng)退休的老舊機(jī)器人（Fanuc公司的S900W型）進(jìn)行改造重制，并將其付諸于這個(gè)應(yīng)用。通過以太網(wǎng)連接PLC可以很容易地與視覺系統(tǒng)連接在一起，因?yàn)橐蕴W(wǎng)連接具有與PLC通訊所需的協(xié)議。視覺系統(tǒng)與RJ2機(jī)器人相連，通過數(shù)字輸入/輸出與機(jī)器人控制器通訊。視覺系統(tǒng)將零件識(shí)別信息和零件坐標(biāo)發(fā)送給PLC，然后PLC再將這些信息發(fā)送給機(jī)器人控制器。

確認(rèn)，跟蹤

在美國德州，每一個(gè)在批發(fā)環(huán)節(jié)銷售的烈性酒酒瓶上都必須附加印花標(biāo)志，例如銷售給賓館和飯店的烈性酒。位于達(dá)拉斯的Good-Goody Liquor公司希望能夠自動(dòng)完成讀取印花信息的過程，以確認(rèn)每一個(gè)酒瓶上都有一個(gè)印花標(biāo)志，并且將每一個(gè)酒瓶的編號都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中以備之后審核之用。這種應(yīng)用對條形碼讀取帶來了挑戰(zhàn)。此系統(tǒng)處理酒瓶的速率是每秒鐘一個(gè)酒瓶，酒瓶具有不同的形狀和底色，而且標(biāo)簽的位置也不同，更不要提光照條件也一直在變化。

根據(jù)視覺系統(tǒng)的指引，機(jī)器人能夠從傳送帶上拾取離合器外殼。圖片來源：Cognex公司

Cisco-Eagle公司是一家主營搭建自動(dòng)化貼標(biāo)系統(tǒng)的公司，它與Good-Goody Liquor公司合作開發(fā)了一套系統(tǒng)，能夠自動(dòng)完成一維條形碼的印花標(biāo)志貼標(biāo)作業(yè)，以及條形碼的讀取確認(rèn)和追蹤。機(jī)器視覺功能用來識(shí)別不具有印花標(biāo)簽的酒瓶，然后系統(tǒng)會(huì)將這些酒瓶從流水線上移除。機(jī)器視覺功能還被用來捕捉印花標(biāo)簽號碼，然后將號碼存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中以備審核之用。

ID讀取器讀取印花條形碼信息，并對其進(jìn)行確認(rèn)和追蹤。圖片來源：Cognex公司。

ID讀取器通過EtherNet/IP協(xié)議完成通訊，配有PLC驅(qū)動(dòng)，簡化了基層任務(wù)。一旦PLC中安裝好了驅(qū)動(dòng)，攝像頭就能夠作為PLC的一個(gè)組件被調(diào)用，隨后可以對PLC進(jìn)行編程，使用最少的代碼對攝像頭發(fā)出指令，例如捕捉圖像，不管是否檢測到條形碼都會(huì)給出一個(gè)反饋信號，然后將條形碼編號發(fā)送至數(shù)據(jù)庫，這些工作僅僅靠三行代碼就可以完成。

簡化通訊

過去采用PC與視覺系統(tǒng)和ID讀取器進(jìn)行通訊的方法要求采購昂貴的硬件并開發(fā)有可能很復(fù)雜的軟件然后才能夠與工廠網(wǎng)絡(luò)接口。新一代的視覺系統(tǒng)和ID讀取器具有內(nèi)置的以太網(wǎng)連接能力，同時(shí)還配有接口工具，可以直接與工廠自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行通訊，完成與工廠網(wǎng)絡(luò)的無縫連接。安裝時(shí)間和安裝成本也能夠降低，新設(shè)備提高了信息的可操作性，使信息能夠更方便地為其他應(yīng)用程序所用，這進(jìn)一步增加了視覺系統(tǒng)和ID讀取器的