工業相機,CMOS,機器視覺,感光元件,通訊介面,乙太網,兆鎂新

至於CCD由於抗雜訊技術較佳，動態成像的水準較高，較常用於科學研究與工業高端應用；CMOS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 ...    │智動化SmartAuto│科技論壇│新品中心│影音頻道│出版中心│FB服務│ v3.05.2048.167.99.71.17 帳號： 密碼： 註冊 忘記密碼 新聞 最新新聞 【自動化展】全球傳動推進企業永續　將落實子公司營銷策略 英飛凌成功開發車載無線充電安全方案符合Qi1.3認證 台灣先進車用技術發展協會正式成立黃崇仁任首屆理事長 [自動化展]台灣三豐結合自動與遠端系統展現光學檢測數控力 [自動化展]安馳科技以ADI解決方案實現智慧工業應用 [自動化展]四零四科技展示一網到底TSN工控解決方案 產業新訊 VicorAI處理器橫向供電解決方案獲2021年全球電子成就獎 德承全新16：9陽光下可視模組展現高亮度、FHD、廣視角新視野 瑞薩推出第二代ClockMatrix系列網路同步器和抖動衰減器 SCHURTER超薄金屬開關安裝深度淺且堅固耐用 Seagate全新ExosAP運算儲存平台採用AMDEPYC處理器強化整合效能 浩亭PCB連接解決方案足高度模組化、靈活性及快速需求 社論 [評析]改變產業生態或社會氛圍先從自己開始 [評析]沒有退路的FPGA與晶圓代工業者 [回應李開復]創業前輩，請鋪路！ [分析]以低成本UHDTV打開市場 [評析]台灣新定位：與全球創客接軌 最強3D/CNC成形機進駐南分院，請來試試！ 單元 專題報導 引領新世代微控制器的開發與應用:MCC與CIP 最新一代DSC在數位電源的應用 Cadence轉型有成CDNLive2014展現全方位實力 Thread切入家用物聯網的優勢探討 家庭能源管理廠商經營模式分析－PassivSystems 網通無縫接軌智慧家庭才有搞頭 Googlevs.Apple智慧家庭再定位 教室照明環境設計實務與應用 焦點議題 協助企業強化智財營運管理工業局表揚TIPS驗證企業 9月漢諾威EMO登場台灣工具機勇於突圍 迎接5G時代回溫熱潮勤業眾信預測2019高科技趨勢 國際防避稅風起企業顧無形資產 紡織業邁向智慧化四年一度紡織暨製衣機械展南港登場 拒絕衝突礦產你可以有更好的選擇：回收 台灣太陽能產業仍在等待更健康的市場 大陸運動控制市場後勢可期 產業評析 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CTIMES/文章/    工業相機技術持續翻新機器視覺效益全面提升   【作者：王明德】   2019年09月23日星期一 瀏覽人次：【6174】    在軟硬體技術的同步進展下，現在機器視覺在自動化檢測領域，已能取代一般的人眼辨識，而近年來智慧化成為製造業趨勢，工廠設備的數據擷取與儲存方式也走向數位化，在機器視覺領域也是如此，數位化不僅讓產品檢測的數據格式一致化，更可與IT系統整合，延伸出各種應用，進而提升產品價值。

圖1:近年來智慧化趨勢加快，工業相機的技術也同步提升，無論是解析度、通訊傳輸與整合性，都有大幅進展。

（source：Kickstarter） 在機器視覺系統中，工業相機扮演了設備前端眼睛的角色，其架構與規格也隨著製造市場對辨識速度與彈性化的要求而快速演進，尤其是近年來智慧化趨勢加快，機器視覺又是各類自動化設備中智慧化腳步較快的環節，因此，各設備供應商新品問世速度也較其他產品更快。

CMOS獨佔產線檢測市場 工業相機的重要架構包括感光元件與通訊介面，以工業相機大廠TheImagingSource兆鎂新新產品為例，就可看出其發展趨勢。

兆鎂新的新產品為搭載SonyPolarsens?5.1百萬全局CMOS感光元件，傳輸介面則可使用乙太網介面（幀速率最高可達24fps）或相對快速的USB3.0介面（最高可達75fps）。

圖2:CMOS的特色在於省電、體積小，加上製程成本較低，取像較為快速，適合一般工業自動化應用上高速檢測的需求。

（source：AIA|Vision） 工業相機與一般數位相機一樣，在影像品質需求下，早期均採用高靈敏度與低圖像雜訊的CCD，半導體製程的CMOS影像感測器早期的解析度較差，且有雜訊問題，因此少有廠商使用。

不過，此一情況在2016年開始翻轉，半導體技術的蓬勃發展帶動CMOS技術提升，加上生產成本較低，導入相關技術可有效降低機器視覺系統的整體造價，在此態勢下，CCD逐漸失去市場，尤其在市場主力Sony關閉CCD產線後，CMOS已獨佔機器視覺市場。

至於CCD由於抗雜訊技術較佳，動態成像的水準較高，較常用於科學研究與工業高端應用；CMOS的特色在於省電、體積小，加上製程成本較低，取像較為快速，適合一般工業自動化應用上高速檢測的需求。

以兆鎂新的新產品來看，此款產品所採用的SonyPolarsens?技術使用四向奈米線（0°,45°,90°,135°）微偏振器（four-directionalnanowiremicro-polarizers），置於每個2x2像素陣列前（計算單位），提供多向偏振光影像，由於塑膠、玻璃、金屬及液體這類型材質都會呈現固有的偏振特性，而此系列感光元件的偏振濾鏡，就可利用這項性質可視化各個材質的表面應力及表面刮痕，同時減少不必要的眩光，強化邊緣檢測或增進低對比度材質的對比值。

USB漸成通訊傳輸主流 至於通訊傳輸，這款產品同時支援乙太網路與USB3.0兩種介面，這也是目前工業相機的主流選擇，其中USB3.0的發展潛力更被業界看好。

USB的特色除了穩定度外，熱插拔帶來的彈性化，更加深了此技術在機器視覺的優勢。

從工業相機傳輸標準的發展來看，USB已然成為此一領域中的主流，USB不管在成本、頻寬、使用方便性，都優於目前是廠商的其他介面，加上近年來穩定性問題已逐漸克服，在此態勢下，傳統的CameraLink、IEEE1394等，由於頻寬、傳輸距離、整合度等因素不敷現有市場需求，已經逐漸淡出主流市場。

就目前的市場發展來看，現在工業相機傳輸標準主流之爭，USB已然取代GigE，但是從整體產值來看，GigE的整體出貨量仍然持平，USB相機的市佔之所以能大幅提升，除了填補CameraLink與IEEE1394的原有市占比例外，更大的原因在於整體機器視覺市場的快速興起，這部分的新興市場中，系統廠商採用USB工業相機的比例相當高。

再與現在市場上常見的GigE相較，USB在工業相機於供電、熱插拔、高頻寬等方面都有更佳表現。

現行的GigE要供電給工業相機時，必須有PoE設計，然而這必然要支付更多的成本，而USB直接透過供電傳輸介面已行之有年，在設計的便利性與成本面都更有優勢；另外，熱插拔也讓工控系統更便利，當設備的介面接頭脫落時，GigE需要重啟主程式，系統方能重新連線，USB只需將接頭再次接回即可，在頻寬部分，過去USB2.0的最高頻寬只有480Mbps，遠不如GigE，不過USB3.0問世後，高達5Gbps的頻寬，已超越GigE，在此態勢下，USB在機器視覺領域的應用後勢相當可期。

過去USB多應用於消費性產品端，多數工控業者對USB的穩定性有所質疑，不過隨著規範漸趨嚴謹，且USB3.0針對工業相機應用的標準版本USB3Vision，也已被國際自動成像協會（AIA）採用，因此穩定性不足的問題已被解決，至於傳輸長度不如GigE，目前已有廠商推出可與光纖介接的技術，延長其傳輸距離。

3D視覺打造多元應用 除了影像感測元件與傳輸介面標準外，工業相機這幾年的另一熱門技術是3D視覺。

過去產線檢測主要是偵測物體的表面瑕疵與外觀變形，後來開始有廠商針對輪胎溝痕或機器工件等需要偵測立體形狀的產品，推出以3D工業相機搭配影像處理軟體的解決方案，其做法與人眼類似，透過至少兩個鏡頭定位偵測點在空間的位置，再以軟體運算出受測物的結構，完成3D影像偵測。

圖3:眼手協調的機器手臂除了夾取工件外，也可應用塗膠、噴漆、焊接等工作。

（source：SODAVISION） 不過，由於3D的影像處理速度偏慢，目前在產線檢測的應用尚未普及，反而是與機器手臂的搭配在近期快速增加。

機器手臂的傳統運作方式，都是將產線上工件位置、手臂移動角度、定位點等數據先設定完成，機器手臂在按照設定移動，這種運作在大量生產模式下效益相當高，不過，在要求彈性製造的工業4.0體系下並不適用，因此機器視覺與機器手臂的搭配順勢而生。

眼手協調的機器手臂，先由工業相機找出工件位置與姿態，並將訊息傳給機器手臂，手臂依其訊息調整角度與方位夾取工件，而除了夾取工件外，此一搭配也可應用塗膠、噴漆、焊接等工作，這類工作在汽車製程中占有極高的比例，因此機器視覺與機器手臂的整合，在此領域的應用頗被看好。

在智慧製造趨勢下，機器視覺的技術發展速度越來越快，要提升系統效益，除了軟體外，身處最前端的工業相機也必須與時俱進，不斷強化其效能，方能打造出最適化的機器視覺架構。

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