机器视觉成像系统的未来

机器视觉成像在很大程度上是由性能驱动的比如我们查找零件的特性、边缘检查、测量等等性能需求和成本压力导致了基于组件的成像系统虽然模块化组件可以帮助带来最佳的性能/成本比，但它们也会让用户缺乏从消费成像设备中获得的完全集成的体验。

????相比之下，普通消费者成像设备的世界是由特性、功能和易用性驱动的一个好的或更好的图像确实很重要，但是图像质量很大程度上是由人眼对整个场景的判断在映像级别，机器视觉是一个更高的子集，而消费者级别的设备通常不驱动规范。

然而，作为一个完整的成像设备或成像系统，安全的普及和各种形式的网络摄像头已经开始影响人们的预期????在高端安全和网络相机中，相机、变焦镜头和照明都是一个集成成像系统的一部分用户可以通过一个通用的界面完全控制图像的所有重要部分，包括摄像机、镜头和照明。

相机、镜头和照明子系统之间是可互操作的用户可以手动对焦，控制光圈设置，如果配备变焦功能，可以调整快门速度等相机设置，还可以设置光强如果设备启用了web，用户可以通过物联网技术从任何internet接入点远程使用控制界面。

????在典型的机器视觉系统中，摄像机、镜头和照明是独立的项目，每个部件都有自己的性能标准相机主要是C-mount与各种螺纹光学工作这些镜头通常是手动控制的照明是一个独立的系统如果组件之间有任何通信，那么它是特定于供应商的和专有的。

尽管相机和照明系统可能都有网络连接用于控制，但如果相机和照明之间需要同步或频闪计时，则必须运行单独的I/O电缆来分发触发信号即使光学是为远程控制而机动化的，也需要一个镜头控制卡来驱动镜头并感知任何机动轴的位置。

现在它有了自己的软件和操作环境该功能开始接近理想的概念，但让用户远远不能获得预期的完全集成的体验??用于访问GenICam相机的图层????图1：今天典型的机器视觉系统摄像机是标准化的，但是镜头和照明系统是通用接口上的专有系统，并被视觉系统软件视为第三方插件。

????在当今大多数机器视觉系统中，摄像机、照明和镜头系统的实现如图1所示相机是通过GenICam和其中一个物理AIA或JIIA标准以标准化的方式实现的如果有照明或镜头控制器，它们很可能使用消费标准版本的千兆以太网或USB接口，并将自己作为第三方定制插件呈现给主机软件;不是所有三种设备类型的通用API。

????不过，这种情况正在开始改变在AIA、EMVA和JIIA标准委员会的活动意味着今天有更多的可能2017年，由Gardasoft、CCS?Inc.和Smart?Vision?Lights公司领导的一个团队成功地将照明的开端纳入GenICam标准。

2019年初，一批制造商成立了先进光学集团，并与GenICam委员会接洽，开始增加光学元件????完成后，这项工作将允许GenICam成为相机、镜头和照明之间的一个公共层，并允许这些设备在任何AIA或JIIA标准物理接口上运行;相机链接，GigE视觉，USB视觉，CoaXpress，或相机链接HS。

这是一个有前途的发展，使我们更接近理想的愿景-图2????当我们讨论集成控制的理想远景和潜在用户的即插即用期望时，还需要注意电源和时间方面的问题这里讨论的所有接口都提供了接口上的电源，包括USB3和以太网(PoE)。

透镜和大尺寸LED灯现在可以通过网络连接由一根电缆可靠地供电此外，IEEE?1588精确时间协议(PTP)适用于以太网设备IEEE?1588?PTP允许网络上的以太网设备共享公共系统时钟之外的定时，从而自动同步事件。

GenICam和GigE?Vision标准支持IEEE?1588?PTP，但只是可选的USB?Vision和USB3接口还没有类似的功能然而，它可能在技术上是可行的，并且可以开发摄像机链接、摄像机链接HS和CoaXpress都是实时的或低延迟的，足以允许跨网络设备之间发送信号。

用户讨厌I/O电缆，并在设备之间引发问题这种情况可能即将结束????功能的巩固和GenICam的扩展所带来的好处也可能有助于满足其他方面的期望如果我们还考虑工业物联网(IIoT)和系统构建者及其用户对智能云连接的需求，那么GenICam也可能被视为IIoT和智能云连接的潜在推动者。

IIoT本身是关于设备信息的交换和报告有许多设备、数据类型和方法可以将这些数据打包并从设备或系统报告给IIoT层GenICam通过一个名为标准特性命名约定(SFNC)的子组件对设备通信进行标准化SFNC对设备中每个函数的名称(标签)、控制寄存器和有效范围进行标准化。

它可能是包装这些标准响应并将其报告给IIoT层的完美层????图2：我们即将提供理想的“完全集成”视觉体验用户可以拥有基于组件的系统的性能和灵活性，同时还可以受益于跨标准视觉接口的无缝控制????将所有这些结合起来，今天所有必要的部分都已经存在，以使基于即插即用组件的机器视觉系统的理想愿景成为现实。

这是第一次，用户可以想象购买USB或以太网摄像机、照明设备和镜头，把它们插入供电的集线器，让它们在物理接口上自动同步，并通过一个标准化的API或GUI无缝地控制它们设想高性能成像组件被控制，就像它们是完全集成的安全或web摄像机一样。

这些完全集成的机器视觉系统甚至可能成为具有智能云连接的IIoT网络中的智能系统????如果这种机器视觉系统的理想愿景是可能的，那么为什么今天没有一个标准化的答案呢?答案在于，当前的AIA和JIIA接口标准缺乏系统级的方法，实现这里描述的全部功能所需的许多元素仍然是可选的。

要真正实现这个理想的愿景，将意味着这里描述的所有元素都必须适用于所有设备和软件要在当前的接口标准中实现，必须对每个接口进行扩展，以需要所有必要的元素或者，可以提出一个新的系统级标准，将所有必需的元素放在一起，并定义任何缺失的部分。

目前还不清楚这将如何实现然而，看看可用的部分以及与用户对其视觉系统的期望之间的差距，很难想象这个理想的视觉系统在未来是否存在

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