何謂 NI 視覺系統？

超過 30 年來，NI 已成為量測與自動化的領先廠商，為全世界的工程師提供高效能的硬體平台。莫約 10 多年前，NI 即已開始生產機器視覺產品。NI 機器視覺平台包含 PCI 與 PXI 系統的插入式裝置，還有可直接於感測器處理影像的 NI 智慧型相機。軟體選項則包含可搭配數千款相機的影像擷取軟體、世界級的影像處理程式庫，與適用於工業級機器視覺應用的可設定介面。

使用機器視覺的理由？

由於機器視覺的功能超過多款傳統工具所及，因此工程師用以取代其他傳統的感測器與量測工具。舉例來說，若生產輸送帶每分鐘可通過 300 組零件，而使用者必須針對零件進行簡單的寬度量測。若使用傳統工具，則必須使用量尺 (Caliper) 取得精確讀數。但此項工具仍無法有效量測各個零件。因此使用者必須隨機取樣，並量測所有零件細部，再讓系統從輸送帶上移除該零件、進行量測，並替換之；前前後後又必須花上 20 秒。當操作員或機器手臂要從輸送帶上移除或替換該零件時，亦必須冒著損壞物件的風險。

機器視覺即可檢視所有零件，而非人工隨機取樣還得祈禱其他零件「應該」不會有問題。由於機器視覺不具破壞性，因此量測過程將不會損壞任何零件，並可進行極高精確度的量測作業。

圖 1. 機器視覺應用範例

另外還有許多無法以傳統感測器有效執行的作業。如檢驗標籤、計算裝罐的藥丸數量、監控飛行中的子彈、讀取封包上的文字、辨識 1D 與 2D 條碼，還有許多簡單作業的應用，都是必須彈性的機器視覺軟硬體才能夠執行的量測。雖然傳統工具即可建置許多應用，但機器視覺更可簡化這些作業。以傳統工具為例，若要監控壓力槽 (Pressurized tank) 的溫度情形，則必須使用熱電偶陣列遍布壓力槽，並逐一觀測各組熱電偶。但若使用機器視覺，則僅需 1 組紅外線相機即可寬測整個壓力槽；且機器視覺軟體可偵測準確溫度，而非僅限陣列中的數個點。

NI 視覺硬體

NI 視覺硬體針對不同應用需求提供多種選項，且均由相同的彈性軟體為架構。想要將視覺資料包含於量測作業中的工程師，較為偏好插入式 NI 影像擷取卡的高速與同步化特色。NI 的插入式介面卡，即可搭配使用 Camera Link (目前標準相機介面的最高頻寬)、IEEE 1394、GigE Vision、類比，與平行數位匯流排。若需匯流排的相關資訊與個別優點，則可參閱選擇正確的相機匯流排。針對電腦匯流排，NI 視覺硬體亦支援 PCI Express、PCI，與 PXI。

圖 2. NI 插入式影像擷取卡

其他 NI 機器視覺選項則包含 2 項工業級解決方案 – NI Compact Vision System (CVS) 與 NI 智慧型相機。NI Compact Vision System (CVS) 可直接連至最多 3 組 IEEE 1394 相機，並內建處理器與 FPGA，適用於精確時脈與客制數位 I/O 介面。如同 NI 的 IEEE 1394 影像擷取卡，NI Compact Vision System (CVS) 亦支援任何 DCAM 相容的機器視覺相機。依內建的記憶體與處理器速度，NI 提供 3 個版本的 NI Compact Vision System (CVS)。請至 NI Compact Vision System (CVS) 頁面取得進一步資訊。

圖 3. NI Compact Vision System (CVS) 與 NI 智慧型相機 (圖右)，為 NI 的工業級機器視覺解決方案。

機器視覺的另一項工業級解決方案，即為新款 NI 智慧型相機，於封裝中整合 1 組高品質 CCD 影像感測器與 1 組 PowerPC 處理器，適用於工業級的環境中。智慧型相機適於重視儀器堅固性與簡單易用性的多種工業級應用。請至 NI 智慧型相機頁面觀看線上教學、規格，與進一步相關資訊。

NI 視覺軟體

NI 提供 3 款機器視覺軟體。NI Vision Acquisition 軟體囊括驅動程式與函式呼叫 (Function call)，可透過連接至 NI 影像擷取卡的數千種相機進行影像擷取，；而 IEEE 1394 與 GigE Vision 相機則可連接電腦、PXI 系統，或筆記型電腦的標準通訊埠。若需所支援相機的清單，可參閱 Industrial Camera Advisor。所有的 NI 視覺硬體與另外 2 款軟體產品：NI 視覺開發 (Vision Development) 模組與 NI Vision Builder for Automated Inspection (NI Vision Builder AI)，均內建了 NI Vision Acquisition 軟體。

視覺開發 (Vision Development) 模組為功能強大的機器視覺處理程式庫，其功能包含邊緣偵測 (Edge detection)、微粒分析 (Particle analysis)、光學特性檢驗、1D/2D 條碼支援、幾何與樣式比對 (Pattern matching)，還有色彩工具。此模組更可搭配使用 NI LabVIEW、LabWindows™/CVI、C、C++、Microsoft Visual Basic，與 Microsoft .NET。因此，使用者不需更換程式設計語言，即可輕鬆將機器視覺功能新增至現有應用。亦可透過視覺開發 (Vision Development) 模組的同步化功能，進行運動或資料擷取量測的同步作業。

圖 4. LabVIEW 的 NI 視覺開發 (Vision Development) 模組，與 NI Vision Builder AI (圖右)

若不想進行視覺應用的程式設計，則可使用功能表驅動 (Menu-driven) 的 Vision Builder AI，做為可設定的機器視覺介面。此應用程式是以簡單易用的狀態圖 (State diagram) 為架構，可根據檢驗結果進行分流 (Branching) 或迴路 (Looping) 作業。Vision Builder AI 並包含超過 40 種機器視覺功能，適於溝通擴充 I/O，如可程式化邏輯控制器 (PLC)、可程式化自動控制器 (PAC)，與人機介面 (HMI)；為多項工業級應用的理想開發環境。若需更多的 Demo、技術文件，與免費下載軟體，可至 NI Vision Builder AI 頁面。

絕佳的調整性

NI 視覺硬體平台囊括 PCI 與 PXI 架構的系統、NI Compact Vision Systems (CVS)，與內含感測器的新款 NI 智慧型相機。而視覺開發 (Vision Development) 模組與 Vision Builder AI 完全支援相關硬體。意即使用者可將現成的機器視覺相機連接至 NI 影像擷取卡，進而設計並原型製作機器視覺運算式，再小幅更改 LabVIEW 程式碼或 Vision Builder AI 檢驗作業，即可將同一應用佈署至 NI 智慧型相機中。若系統需要更高的傳輸率或處理功率，NI 視覺硬體平台亦可配合向上修正。僅需更改 NI 視覺硬體平台中的不同選項，並可繼續使用現有的程式碼。

LabWindows 商標為 Microsoft 公司授權使用。

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