機(jī)器視覺(jué)作為工業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù),其軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)的選擇直接影響項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)效率、成本及最終性能。本文將對(duì)比當(dāng)前主流的視覺(jué)開(kāi)發(fā)平臺(tái),包括LabVIEW、VisionPro、Halcon、VisionMaster和GraniStudio,分析其技術(shù)特點(diǎn)、適用場(chǎng)景及優(yōu)劣差異,為工程師選型提供參考。
LabVIEW(National Instruments)
技術(shù)特點(diǎn):
圖形化編程(G 語(yǔ)言)平臺(tái),集成Vision Builder AI模塊,支持拖拽式配置與代碼生成。
深度適配 NI 硬件(如 CompactRIO、PXI),實(shí)現(xiàn)硬實(shí)時(shí)控制(延遲低至 10 μs),適合高速產(chǎn)線(如鋰電池極片檢測(cè))。
優(yōu)勢(shì):
圖形化編程易用性:采用圖形化數(shù)據(jù)流編程,無(wú)需精通文本代碼即可快速搭建測(cè)試、控制與視覺(jué)系統(tǒng),適合非編程背景的工程師(如自動(dòng)化、測(cè)控領(lǐng)域)。
硬件集成能力:深度集成 NI 硬件(如數(shù)據(jù)采集卡、運(yùn)動(dòng)控制器),支持 PLC、機(jī)器人、傳感器等工業(yè)設(shè)備的無(wú)縫對(duì)接,適合構(gòu)建 “采集 - 處理 - 控制” 閉環(huán)系統(tǒng)。
系統(tǒng)級(jí)開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì):可整合視覺(jué)算法、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、人機(jī)界面(HMI)及自動(dòng)化邏輯,一站式完成從底層硬件到上層應(yīng)用的開(kāi)發(fā),減少多平臺(tái)協(xié)作成本。生態(tài)成熟:擁有 30 余年工業(yè)領(lǐng)域積累,NI 官方及社區(qū)提供大量案例、工具包(如 Vision Development Module 視覺(jué)模塊),技術(shù)支持體系完善。
劣勢(shì):
硬件依賴(lài)性強(qiáng),與非 NI 設(shè)備集成需額外開(kāi)發(fā)接口,且性能可能下降。
授權(quán)費(fèi)用高(基礎(chǔ)版約 1.5 萬(wàn)元,高級(jí)模塊另購(gòu)),大規(guī)模部署成本顯著。
VisionPro(Cognex)
技術(shù)特點(diǎn):
康耐視旗下一體化視覺(jué)平臺(tái),內(nèi)置 PatMax 定位、OCRMax 字符識(shí)別等工業(yè)級(jí)工具,支持拖拽式配置。
深度適配康耐視硬件(如 In-Sight 相機(jī))。
優(yōu)勢(shì):
VisionPro 是康耐視(Cognex)推出的專(zhuān)業(yè)工業(yè)視覺(jué)軟件,主要面向高精度工業(yè)自動(dòng)化檢測(cè)與識(shí)別場(chǎng)景,核心應(yīng)用包括工業(yè)視覺(jué)專(zhuān)業(yè)化:針對(duì)制造業(yè)場(chǎng)景優(yōu)化,內(nèi)置豐富的檢測(cè)工具(如 Blob 分析、OCR/OCV、模式匹配、3D 測(cè)量),支持汽車(chē)、電子等行業(yè)的高精度檢測(cè)(如焊點(diǎn)、PCB 缺陷);硬件生態(tài)閉環(huán):與康耐視相機(jī)(如 In-Sight 系列)、光源、控制器深度適配,底層驅(qū)動(dòng)優(yōu)化好,穩(wěn)定性強(qiáng),適合對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的產(chǎn)線(如高速分揀);低代碼開(kāi)發(fā):通過(guò)圖形化界面配置工具鏈,無(wú)需編程即可完成流程搭建,配合 Cognex Designer 可視化開(kāi)發(fā)環(huán)境,開(kāi)發(fā)效率高。
劣勢(shì):
硬件依賴(lài)性強(qiáng),與非康耐視設(shè)備集成需額外開(kāi)發(fā)接口,且性能可能下降;授權(quán)費(fèi)用高(基礎(chǔ)版約 8 萬(wàn)元,高級(jí)模塊另購(gòu)),大規(guī)模部署成本顯著。
Halcon(MVTec)
技術(shù)特點(diǎn):
全球市占率領(lǐng)先的底層算法庫(kù),支持 2D/3D 視覺(jué)處理(如亞像素定位、深度學(xué)習(xí)缺陷檢測(cè)),提供 C/C++/Python 接口。算法精度高(定位精度可達(dá) ±0.01 像素),支持 GPU 加速,適用于復(fù)雜場(chǎng)景(如半導(dǎo)體晶圓檢測(cè))。
優(yōu)勢(shì):
算法成熟度高,支持復(fù)雜場(chǎng)景(如醫(yī)學(xué)影像、航空航天檢測(cè))。
深度定制能力:開(kāi)放算法參數(shù)與底層接口,允許用戶(hù)自定義算子(如基于 Halcon 開(kāi)發(fā)專(zhuān)用檢測(cè)工具),適合科研機(jī)構(gòu)與高端制造業(yè)。
硬件兼容性強(qiáng):支持?jǐn)?shù)千款相機(jī)(如 Basler),不綁定特定硬件品牌,方案設(shè)計(jì)自由度高。
劣勢(shì):
授權(quán)費(fèi)用昂貴(單模塊約 5-10 萬(wàn)元),開(kāi)發(fā)依賴(lài)編程能力,中小型項(xiàng)目成本高;3D 視覺(jué)功能需額外購(gòu)買(mǎi) 3D 模塊,且與硬件集成需自行開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)。
VisionMaster(??低?/u>)
技術(shù)特點(diǎn):
國(guó)產(chǎn)低代碼平臺(tái),集成視覺(jué)工具(如定位、測(cè)量、OCR),支持??迪鄼C(jī)與第三方硬件(需 SDK)。
內(nèi)置深度學(xué)習(xí)模塊(如分類(lèi)、缺陷檢測(cè)),適合中小型項(xiàng)目快速部署。
優(yōu)勢(shì):
作為海康威視自主研發(fā)的視覺(jué)平臺(tái),其功能體系圍繞工業(yè)級(jí)視覺(jué)檢測(cè)需求構(gòu)建。其優(yōu)勢(shì)是:本土化與性?xún)r(jià)比:國(guó)內(nèi)廠商研發(fā),價(jià)格僅為國(guó)際品牌的 1/3~1/2,支持國(guó)產(chǎn)硬件(如??迪鄼C(jī)、大華鏡頭),適合預(yù)算有限的中小企業(yè)。操作界面友好:采用拖拽式流程設(shè)計(jì),功能模塊(如定位、測(cè)量、識(shí)別)可視化配置,支持中文文檔與技術(shù)支持,上手門(mén)檻低。集成與生態(tài)擴(kuò)展:兼容??禉C(jī)器人控制器、工業(yè)相機(jī)。
劣勢(shì):
HMI支持有限、國(guó)際市場(chǎng)份額較低,海外技術(shù)支持有限。
GraniStudio平臺(tái)
技術(shù)特點(diǎn):
國(guó)產(chǎn)零代碼平臺(tái),集數(shù)據(jù)采集、運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視覺(jué)、HMI 等功能于一體,涵蓋設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、調(diào)試、 運(yùn)行于一體,且側(cè)重于自動(dòng)化設(shè)備工控軟件開(kāi)發(fā)的軟件平臺(tái)。
優(yōu)勢(shì):
開(kāi)發(fā)效率極高,非技術(shù)人員 1 周內(nèi)可完成項(xiàng)目(傳統(tǒng)編程需 3 個(gè)月),成本降低 60-80%。
可視化拖拽和預(yù)置功能模塊,通過(guò)思維導(dǎo)圖式圖形化編程使任何人只要有基本的學(xué)習(xí)能力和邏輯經(jīng)驗(yàn),都能輕松掌握思維導(dǎo)圖的使用技巧,適用于不同編程水平的學(xué)習(xí)者及技術(shù)人員。
統(tǒng)一了多種工控協(xié)議,包括OPC、MQTT、MC、S7、ModBus、串口、Socket、Can等20多種協(xié)議,支持西門(mén)子、 三菱、匯川等數(shù)十個(gè)品牌PLC;支持多家運(yùn)動(dòng)控制板卡,如格拉尼、固高、正運(yùn)動(dòng)、樂(lè)創(chuàng)、凌華等;支持各種主流相機(jī)、光源。
人機(jī)交互設(shè)計(jì)器提供了數(shù)百個(gè)簡(jiǎn)單易用的精美控件,包括按鈕、標(biāo)簽、文本框、選擇框、圖片框、文件對(duì)話框、儀器儀表、 報(bào)表、圖表、表格、運(yùn)動(dòng)控制控件、機(jī)器視覺(jué)控件等,可滿(mǎn)足數(shù)據(jù)采集、運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視覺(jué)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)仿真等各種工業(yè)場(chǎng)景的軟件開(kāi)發(fā)要求。
提供了豐富的函數(shù)庫(kù),包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、PLC、運(yùn)動(dòng)控制板卡、相機(jī)、光源、線激光、視覺(jué)定位、視覺(jué)測(cè)量、視覺(jué)檢測(cè)、數(shù)據(jù)庫(kù)交互、數(shù)據(jù)分析、顯示及存儲(chǔ)等功能,可以滿(mǎn)足各種應(yīng)用需求。
如運(yùn)動(dòng)控制方面提供軸復(fù)位、IO讀寫(xiě)控制、點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、兩軸插補(bǔ)、三軸插補(bǔ)、軸狀態(tài)讀取等算子和配套的控件,幫助用戶(hù)快速實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目,讓運(yùn)動(dòng)控制軟件實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單更高效。工具通過(guò)海量項(xiàng)目驗(yàn)證,具有高精度、高速度、高實(shí)時(shí)性和高可靠性。可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)控制模式、事件-響應(yīng)處理機(jī)制、高性能并行處理、順序結(jié)構(gòu)、隊(duì)列消息模式、主從模式編程。
視覺(jué)檢測(cè):快速準(zhǔn)確檢測(cè)頂點(diǎn)、交點(diǎn)、直線、輪廓邊緣、圓、橢圓、四邊形、多邊形等幾何元素。通過(guò)深度學(xué)習(xí)、圖像對(duì)比、輪廓對(duì)比 等算法,準(zhǔn)確識(shí)別工件形狀、輪廓、尺寸、表面瑕疵等缺陷。
1234567890123456789000048 (二維碼自動(dòng)識(shí)別)
視覺(jué)識(shí)別:可以讀取多種格式的一維碼、二維碼、識(shí)別OCR和OCV字符讀取、檢測(cè)和顏色匹配,可適應(yīng)復(fù)雜背景、低對(duì)比度等應(yīng)用場(chǎng) 景,支持產(chǎn)品識(shí)別計(jì)數(shù)等功能。
視覺(jué)定位:通過(guò)GS提供的便利的標(biāo)定工具,將結(jié)果從圖像轉(zhuǎn)換到機(jī)械坐標(biāo)和世界坐標(biāo),結(jié)合灰度匹配或輪廓匹配工具,來(lái)獲取產(chǎn) 品的位置、角度和比例等數(shù)據(jù)。算法具有很強(qiáng)的適應(yīng)性,即使目標(biāo)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、縮放、部分遮擋或光纖有非線性變化,仍能完美匹配,并可得到亞像素級(jí)別的定位精度。
視覺(jué)測(cè)量:通過(guò)豐富的測(cè)量工具,精準(zhǔn)獲取工件的尺寸、形狀等參數(shù),高精度高效率測(cè)量?jī)牲c(diǎn)、點(diǎn)線、點(diǎn)圓、兩線、線圓、兩圓之間的 位置關(guān)系。
GraniStudio憑借視覺(jué) - 運(yùn)動(dòng)控制協(xié)同、硬件兼容性、快速部署等優(yōu)勢(shì),已在多個(gè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用,包括激光加工、貼片組裝、3C消費(fèi)電子、新能源、半導(dǎo)體、包裝、光通信燈等行業(yè),并且支持售賣(mài)單個(gè)算子,用戶(hù)只需要購(gòu)買(mǎi)部分算子功能,不僅如此還提供了平臺(tái)軟件的視覺(jué)版本和運(yùn)控版本,售價(jià)低于???,性?xún)r(jià)比非常高。
審核編輯 黃宇
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