對(duì)于一家公司來說，如果它只是關(guān)心財(cái)務(wù)表現(xiàn)而忽視社會(huì)責(zé)任的話，它是很難長(zhǎng)久保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì) 的。一些最為成功的跨國(guó)企業(yè)， 已經(jīng)把公司與社會(huì)的戰(zhàn)略成功融合，在市場(chǎng)上形成持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)力，帶來長(zhǎng)久的財(cái)務(wù)成功和社會(huì)肯定。
全球變暖、城市污染、水污染、土地流失、 食物短缺和很多其他問題，都是由于我們對(duì)于 環(huán)境的忽視造成的。除此之外，資源短缺也被認(rèn)為將在未來幾十年中一直困擾著人類。在這種情況下，制造業(yè)將會(huì)受到資源匱乏、石油、 金屬、大宗消費(fèi)品在內(nèi)的原材料價(jià)格暴漲的限制，利潤(rùn)岌岌可危。
只有那些保證環(huán)境可持續(xù)的制造企業(yè)才能幸存下去，這就意味著要啟動(dòng)可以利用最少的資 源獲得最大產(chǎn)出的系統(tǒng)和流程。如果用不太專業(yè)的說法，就是要做到?jīng)]有垃圾、沒有缺陷的 管理。過去，使用自動(dòng)化系統(tǒng)的主要目的是提 高生產(chǎn)線的產(chǎn)能、降低制造成本。然而，現(xiàn)在 的自動(dòng)化越來越多的用于減少垃圾排放、消除 缺陷、最小化能源消耗。
實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的一項(xiàng)前沿技術(shù)，就是“機(jī)器視覺”——通過攝像頭和人工智能替代人眼和判斷。
舉例來說，一家全球頂尖的餅干廠商在其 烘焙生產(chǎn)線上安裝了
視覺傳感器，用來檢測(cè)餅干烘焙之后的顏色。之前，生產(chǎn)線上的檢測(cè)員 和操作員根據(jù)出爐的餅干的顏色來控制生產(chǎn)線 速度和爐溫(餅干顏色意味著是否已烤好)。這樣的安排實(shí)際上有很多問題，因?yàn)椴煌牟僮鲉T看到的顏色和對(duì)顏色的解釋都有所不 同，這就造成判斷完全取決于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)。如果 公司需要保證質(zhì)量穩(wěn)定，餅干顏色上任何一點(diǎn) 小的偏差都是不能容忍的。因此，如果沒有通 用的標(biāo)尺，廢品率就會(huì)很高。公司的決策層考察了多種解決方案，最終 選定裝備加強(qiáng)顏色識(shí)別技術(shù)的
視覺傳感器。這 種視覺傳感器可以將顏色數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為R、G、B 三個(gè)維度的數(shù)值。比如，一種顏色可以記錄 為：R=225、G=150、B=130，每一個(gè)維度都會(huì)設(shè)定不同的閾值。
通過引入視覺傳感器，可以即時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè) 方面的收益。首先，可以為烘焙之后的餅干顏 色設(shè)定清楚的參考值，這樣就消除了人為判斷的模糊性問題。其次，可以快速的達(dá)到所需的烘焙條件。餅干的配方中，現(xiàn)在除了爐溫和傳送帶速 度之外，還包括視覺傳感器的R、G、B三個(gè)維度數(shù)值。閉環(huán)反饋控制可以保證所需的烘焙環(huán)境準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。
作為世界上最大的食品生產(chǎn)商之一，該公司將環(huán)境政策擺在了重要位置，包括資源高效實(shí)用，也就是盡量少的使用物料、水和能源。在部署了機(jī)器視覺系統(tǒng)之后，這家公司已經(jīng)成功的大幅降低了面粉、食堂、牛奶、水 和燃料的消耗。這不僅僅是對(duì)底層生產(chǎn)線的改進(jìn)，對(duì)于公司的商業(yè)表現(xiàn)和社會(huì)貢獻(xiàn)也有很大的幫助。
削減成本
盡管有著明顯的優(yōu)點(diǎn)，機(jī)器視覺在工業(yè)界的應(yīng)用仍然十分有限。一些人們印象中的障礙包括：技術(shù)和成本差距、用戶界面不夠友好等等。
機(jī)器視覺的成本日益受到重視，全套視覺系統(tǒng)的價(jià)格也已經(jīng)隨著技術(shù)進(jìn)步大幅下降了。與之類似的是，機(jī)器視覺用 戶界面的友好程度也已經(jīng)較單機(jī)系統(tǒng)有了很大改善，比如
視覺傳感器就已經(jīng)進(jìn)入了市場(chǎng)。視覺傳感器和第一代視覺系統(tǒng) 不同，它并不需要對(duì)攝像機(jī)、幀接收器和編程軟件進(jìn)行復(fù)雜的集成。
盡管價(jià)格已經(jīng)大幅下降，界面也變得更加友好，每年機(jī)器視覺專家還是發(fā)現(xiàn)很多的問題。這些問題一旦能夠解決， 就可以大幅的減少?gòu)U料、對(duì)環(huán)境做出巨大貢獻(xiàn)。這對(duì)于那些關(guān)心環(huán)境問題的機(jī)器視覺供應(yīng)商絕對(duì)是一個(gè)激勵(lì)。
盡管可以使用機(jī)器視覺的領(lǐng)域和產(chǎn)品越來越多，挑戰(zhàn)也隨之增加。這是因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)和客戶需求之間還存在差距。
但是，當(dāng)機(jī)器視覺從單色發(fā)展到彩色，攝像機(jī)的像素從300K發(fā)展到幾兆，處理器的運(yùn)行速度也需要相應(yīng)的提升。而如果處理軟件不夠強(qiáng)大的話，這些進(jìn)步的效果都無從談起。 在檢測(cè)餅干顏色的應(yīng)用中，真彩技術(shù)就是關(guān)鍵。
實(shí)現(xiàn)真彩
最早的視覺系統(tǒng)使用單色處理，在這項(xiàng)技術(shù)中，色彩信 息被簡(jiǎn)化為只需要判斷某一時(shí)間捕捉到的圖像的明暗。經(jīng)過幾年的發(fā)展之后，彩色圖像處理出現(xiàn)了，最為通用的兩種技 術(shù)分別是色彩拾取和色彩灰度。
在色彩拾取技術(shù)中，只有選定的色彩才可以從彩色圖片 中抽取出來進(jìn)行處理，圖片上其他的色彩都被暗化了。色彩 拾取最多同時(shí)可以選擇和處理八種顏色。而在色彩灰度技術(shù) 中，選擇的色彩被轉(zhuǎn)化為黑白亮度256個(gè)等級(jí)上一個(gè)灰度值，使用這種技術(shù)，加強(qiáng)了與制定色彩的比較能力。
這兩種技術(shù)都存在不足之處：色彩拾取對(duì)于明亮環(huán)境下的差異高度敏感，而色彩灰度技術(shù)則局限在單一顏色， 同時(shí)處理效率取決于顏色過濾器如何設(shè)置。因此，無論是彩色圖像還是灰度方法都會(huì)在攝像機(jī)抓取圖像后損失大量信息，并且低對(duì)比度條件下圖像上的微小差異是無法檢測(cè)的。
根據(jù)人眼可以對(duì)圖像中海量信息進(jìn)行處理的理念，“真彩”技術(shù)(OMRON公司開發(fā))突破了這些局限，在圖像抓取和處理過程中，不再有信息損失。
不同的顏色由三維RGB空間中的不同位置表示，微小的色彩差異可以通過不同顏色像素在空間上位置的距離來進(jìn)行識(shí)別。
真彩傳感處理的一大優(yōu)勢(shì)就是不同檢測(cè)環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的測(cè)量。而它的一個(gè)缺點(diǎn)，就是需要高性能的處理芯片。 當(dāng)前，OMRON正使用定制化Dual Mega ARCS引擎進(jìn)行圖形處理。
可以描述出真彩技術(shù)與眾不同之處的一個(gè)案例，就是檢 測(cè)鑄造連接件中的外來粒子。傳統(tǒng)的彩色視覺系統(tǒng)無法識(shí)別出未經(jīng)定義的顏色，比如說油漬。另外一個(gè)例子，是檢測(cè)彩色序列線束。傳統(tǒng)使用色彩拾取的視覺處理方法，只能查看有限的顏色，每一種顏色序列都需要實(shí)現(xiàn)錄入；灰度方法則 更糟，只能查看一種顏色。而真彩技術(shù)可以通過與記錄模型的比較，檢測(cè)任何一種色彩序列。
但是，盡管這項(xiàng)技術(shù)十分適合于彩色物體，一旦面對(duì)反光很強(qiáng)的金屬制品時(shí)，它還是顯得有心無力。傳統(tǒng)上，視覺 專家使用照明技術(shù)和過濾技術(shù)獲得這些物品清晰的圖像，但是并不能保證一定成功。一項(xiàng)叫做HDR的新技術(shù)正在嶄露頭 角，它利用軟件消除反光的影響，獲取清晰的圖像。
應(yīng)用升級(jí)
機(jī)器視覺中最難的事情就是生成每一個(gè)檢測(cè)物體的清晰 圖像。如果可以捕捉到清晰的圖像，無論它的明暗度、解析度或者對(duì)比度如何，圖像處理現(xiàn)在都很容易。
視覺系統(tǒng)硬件在“動(dòng)態(tài)性能”的得分越高，當(dāng)被攝物體 與背景形成強(qiáng)烈對(duì)比時(shí)，就越有可能拍攝出更加清楚的圖像。動(dòng)態(tài)性能，意味著圖形硬件檢測(cè)背景之間差別的能力。 但是機(jī)器視覺的一個(gè)問題就是，系統(tǒng)會(huì)受到照相機(jī)動(dòng)態(tài)能力的約束。
然而，新的具有“高動(dòng)態(tài)性能”圖像生成技術(shù)的機(jī)器視覺傳感器，可以將工作件在通過改變快門速度拍攝到的兩個(gè)甚至更多不同亮度下的圖片，快速地合成一張單獨(dú)的圖片。這就將亮度條件的負(fù)面影響降到了最低。裝備HDR技術(shù)的圖像處理器，可以通過疊放和合成兩張甚至更多同一快門速度的圖像，加強(qiáng)檢測(cè)區(qū)域的對(duì)比。在合成之后，干擾內(nèi)容的效果將會(huì)被減弱，而檢測(cè)區(qū)域通過集成被強(qiáng)化。
HDR在檢測(cè)金屬物品時(shí)作用十分明顯，比如汽車元件上的穿孔或者激光標(biāo)識(shí)碼。如下圖所示，左上圖描述的是曝光過度的問題，下圖則是曝光不足的問題。這兩幅圖都不能用于圖像處理。而右圖則是使用HDR技術(shù)捕捉到的同一個(gè)物品的圖像，物品表面和二維碼清晰可見，對(duì)比度足夠，可以進(jìn)行有效的處理。
另外一個(gè)使用HDR技術(shù)提高績(jī)效的例子，是檢測(cè)亮金屬電子元件和同一照明條件下黑色鑄件機(jī)身。明亮的圓柱型物品是HDR技術(shù)的理想處理對(duì)象。
關(guān)鍵作用
以往，商業(yè)對(duì)于環(huán)境的影響都是被動(dòng)的。而今天，各家企業(yè)都在努力的實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境零影響，同時(shí)保證自身的利潤(rùn)。 畢竟，可持續(xù)制造意味著滿足現(xiàn)在的需求，同時(shí)也不能將子孫后代的利益與現(xiàn)實(shí)妥協(xié)。
工廠自動(dòng)化供應(yīng)商將扮演重要角色，通過提供產(chǎn)品、服 務(wù)和技術(shù)，幫助制造業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)生產(chǎn)、環(huán)境友好的運(yùn)營(yíng)。 這不僅是因?yàn)樵擃I(lǐng)域存在著不可多得的商業(yè)機(jī)會(huì)，同樣也體現(xiàn)了廠商的社會(huì)責(zé)任。
