更智能的制造系统 实现制程可视化

在2013年4月的汉诺威工业博览会中，德国提出了工业4.0(Industry 4.0)的概念，正式宣告智能制造为核心的新时代工业型态，将成为第四波工业革命，但其实在此一概念问世之前，智能制造早已被全球制造业谈论许久，只是何谓「智能化」，仍没有人能精准定义，原因除了此名词意义模糊外，制造系统的技术众多，各有不同的核心价值与使用重点，无法用单一概念定义全部，因此智能化在制造系统不会只有一种解释，而是由各系统的各自进化，逐一堆叠整合而成。

在制造系统中，机器视觉、运动控制、人机界面包涵了视觉、动作、操控三项核心功能，而这三项技术这几年也各有进展，机器视觉的以太网络需求，刺激出Gige Vision的问世，让系统整合更容易，Softmotion则让运动控制走出新天地，从软件面进行设计，突破了传统运动控制的硬件限制，人机界面与MES的结合，让生产流程的信息得以完全透明，达到可视化愿景。

这些进化，从最底层、生产线的第一现场，实际改变了制造系统的样貌，让智能制造不只是虚幻的名词，进一步成为可看到、可操作、已进行，甚至是已完成的动作，以下就针对这些技术的进展逐一介绍。

挟以太网络优势 GigE Vision开始攻城掠地

机器视觉虽是新兴技术，但在市场需求的快速发展下，各种不同的产品推陈出新，在不同需求及技术供给的竞争下，包括摄影技术、传输系统都有多元发展，机器视觉的技术战场，已迈入战国时代。

机器视觉是在产线检测中极重要的一环，近年来在摄影机分辨率逐渐提高，影像需求亦更加复杂的情况下，从摄影机到后端分析系统的传输界面需求，也跟着受到重视。

传统来说，在摄影机传输界面上，类比式与IEEE 1394向来是两大应用技术；但从去年开始，挟着以太网络为基础的GigE Vision开始攻城掠地，市场上似乎有开始洗牌的趋势，但GigE Vision是否真能取代IEEE 1394成为市场主流，市场上看法似乎分歧。

照全力推广GigE Vision的重量级机器视觉厂商Basler的说法，GigE Vision当然有相当的竞争力，事实上GigE Vision在界面的整合上，也颇受使用者青睐，由于GigE Vision以以太网络技术为其主要优势，与后端PC兼容性高，在讲求高度整合的自动化系统中，以以太网络做为界面传递，直接整合传感、控制及管理层面，GigE Vision的确有其优势在。

目前机器视觉得传输界面主流仍是IEEE 1394，由于IEEE 1394发展已进入成熟阶段，相较于其他界面，IEEE 1394的界面相对稳定，加上主流厂商的相关视觉产品均支持该界面，以及传输速率合乎要求，因此仍居主流标准。

IEEE 1394与GigE Vision之争

就发展态势来看，IEEE 1394与GigE Vision在市场上已出现拉锯，这两种技术的能力虽几乎不分轩轾，但仍各有缺陷必须克服，在传输速率方面IEEE 1394与GigE Vision的差异不大，不过都有其限制，如果真的要快速传输高分辨率的影像，业者多会选择类似Camera Link等界面，至于传输距离，由于IEEE 1394的仅有10米左右，对于长距离的传输，比不上GigE Vision；而GigE Vision除了以太网络界面的稳定与安全性遭到挑战外，另外由于GigE Vision的传输协定中，必须透过CPU搬运信息，对于CPU的负载的影响相当大，尤其在高分辨率的大量数据传输时，GigE Vision的困境就更加倍凸显，而相较于GigE Vision，IEEE 1394本身设计定位就是用于高速传输，抓影像时完全不动到CPU，CPU纯粹进行影像分析，对其负担当然较低。

目前机器视觉的传输界面相当多，各有其优缺点，因此考量使用模式采用界面，是较佳的选择方式，以可支持大多数程序语言的CCD来看，在近距离传输信息进行分析时，当然以IEEE 1394为首选；而需要线上监控甚或跨国工厂规划的，GigE Vision则不可或缺；至于近期也被关注的USB，则是多运用在生产在线较低成本的模式为大宗，但无可否认，GigE Vision的方便性，的确是目前受到重视的主要原因。

其实Basler也同意，目前GigE Vision仍有些问题需要克服，对于类似于GigE Vision等新界面，对于习惯传统自动化界面的业者的确是个挑战；由于界面设计、软件系统整合与硬件机构规划等，均与传统界面有所差距，要让业者习惯这类系统的发展，才有可能迈向全面发展，但Basler也相信，藉着GigE Vision产品的推出，将带动市场持续投入GigE Vision产品的发展，创造出新的契机。

精细或快速 摄影机走向也极化发展

相对于传输界面，摄影机的技术也产生了不同的走向。由于传统类比系统不论在影像撷取或传输上，都有相当的杂讯需要克服，目前主要的视觉厂商已多转向至数码系统发展，至于类比使用仍占市场的主要比例，主因仍是在旧有机台上的利用，目前占据类比市场大宗的国家，像日本是因为在机器视觉领域发展较早，而台湾或大陆则是因为技术多用于传统产业自动化层面。

自动化市场日趋成熟，使用者对于「精度」与「准确」上的要求将会越来越严苛，未来摄影机的市场发展，将会导向应用面与整合需求的两个不同领域，一方面是在应用层面包括检测、 测量、 产品识别、 表面检测等，规格的竞争将愈趋激烈， 厂商思考的问题将会在提供品质稳定的影像、完整支持的界面产品线、要求高性价比的产品以及容易整合的后端软件为其重点。

在基础工厂自动化控制定位工作，由于动作需求多为简单且具重复性，一般讲究的是反应速度迅速，这类产品仅需简单分析元件即可执行，将以价格为市场导向，除此类应用外，在不同应用面向如高度弹性整合与技术支持需求，机器视觉厂商提供的则是可快速撷取后端分析系统，这类产品讲究灵活、可定制化，以满足使用者的弹性化需求。

此外支持不同的软件控制界面，透过简单得程序码即可整合至生产线系统中，也是市场需求之一，针对这类应用的「独立」需求，部分厂商也推出Smart Camera设备，Smart Camera由于直接将分析演算元件整合在摄影机中，不需外接后端分析设备，直接变身成为机器手臂的「眼睛」。由于这类产品体积较小，亦可独立运作，亦成为使用者瞩目的产品，当然这样较为「聪明」的元件，其价格竞争力似无法与前者PC-Based元件相抗衡；此外，由于程序均写在元件中，有厂商认为，Smart Camera在使用弹性上亦略逊于PC-Based产品。当然，市场接受度如何，仍尚待验证，但两种产品的发展，均有其支持者。

就市场面的整体共通需求来看，现在机器视觉标准是设定简单、坚固及耐用，而不论技术如合多元发展，所有业者仍一致同意，不同的技术应用仍针对使用者不同的需求来进行选择，如何提供最适化的组合，才是机器视觉厂商首先必须注意的面向，所有业者都同意，重点在于「后端的解决方案」，一味追求高端发展或价格优势，并无意义。