Apakah penglihatan mesin dan bagaimana ia boleh membantu?

Memahami cara penglihatan mesin berfungsi boleh membantu anda menentukan sama ada penglihatan mesin menyelesaikan masalah aplikasi tertentu dalam pembuatan atau pemprosesan.

Orang sering tidak memahami apa yang boleh dan tidak boleh dilakukan oleh mesin (komputer, tiruan) untuk barisan pengeluaran atau proses. Memahami cara ia berfungsi boleh membantu orang ramai memutuskan sama ada ia akan menyelesaikan masalah dalam aplikasi. Jadi apakah sebenarnya visi komputer dan bagaimana ia sebenarnya berfungsi?

Penglihatan buatan ialah teknologi moden yang merangkumi alat untuk memperoleh, memproses dan menganalisis imej dunia fizikal untuk mencipta maklumat yang boleh ditafsir dan digunakan oleh mesin menggunakan proses digital.

Penggunaan penglihatan buatan dalam industri

Penglihatan komputer merujuk kepada penggunaan satu atau lebih kamera untuk memeriksa dan menganalisis objek secara automatik, selalunya dalam persekitaran perindustrian atau pembuatan. Data yang terhasil kemudiannya boleh digunakan untuk mengawal proses atau aktiviti pengeluaran.

Teknologi ini mengautomasikan pelbagai tugas dengan memberi mesin maklumat yang mereka perlukan untuk membuat keputusan yang tepat bagi setiap tugas.

Penggunaan penglihatan tiruan dalam industri membolehkan automasi proses pengeluaran, membawa kepada hasil pengeluaran yang lebih baik melalui penggunaan kawalan kualiti dan lebih fleksibiliti pada setiap peringkat.

Pada masa ini, penggunaan penglihatan buatan industri telah meningkatkan proses pengeluaran dengan ketara. Ini telah memungkinkan untuk mendapatkan produk berkualiti tinggi pada kos yang lebih rendah dan dalam hampir semua bidang industri, daripada automotif dan makanan, kepada elektronik dan logistik.

Penggunaan biasa ialah barisan pemasangan di mana kamera dicetuskan selepas operasi dilakukan pada bahagian yang mengambil dan memproses imej. Kamera boleh diprogramkan untuk memeriksa kedudukan objek tertentu, warna, saiz atau bentuknya, dan kehadiran objek tersebut.

Penglihatan mesin juga boleh mencari dan menyahkod kod bar matriks 2D standard atau membaca aksara bercetak. Selepas menyemak produk, isyarat biasanya dihasilkan yang menentukan perkara yang perlu dilakukan dengan produk seterusnya. Bahagian itu boleh dijatuhkan ke dalam bekas, disalurkan ke penghantar cawangan, atau diteruskan ke operasi pemasangan lain, dan hasil pemeriksaan dikesan dalam sistem.

Walau apa pun, sistem penglihatan komputer boleh memberikan lebih banyak maklumat tentang objek daripada penderia kedudukan mudah.

Penglihatan komputer biasanya digunakan, sebagai contoh, untuk:

• QA,
• kawalan robot (mesin),
• ujian dan penentukuran,
• kawalan proses masa nyata,
• pengumpulan data,
• pemantauan mesin,
• menyusun dan mengira.

Banyak pengeluar menggunakan penglihatan komputer automatik dan bukannya kakitangan pemeriksaan kerana ia lebih sesuai untuk pemeriksaan berulang. Ia lebih pantas, lebih objektif dan berfungsi sepanjang masa.

Sistem penglihatan komputer boleh memeriksa ratusan atau beribu-ribu bahagian seminit dan memberikan hasil pemeriksaan yang lebih konsisten dan boleh dipercayai daripada manusia. Dengan mengurangkan kecacatan, meningkatkan hasil, memudahkan pematuhan dan menjejak bahagian dengan penglihatan komputer, pengeluar boleh menjimatkan wang dan meningkatkan keuntungan mereka.

Bagaimana penglihatan mesin berfungsi

Fotosel diskret ialah salah satu penderia paling mudah dalam bidang automasi industri. Sebab kami memanggilnya "diskrit" atau digital adalah kerana ia hanya mempunyai dua keadaan: hidup atau mati.

Prinsip operasi fotosel diskret (sensor optik) adalah untuk menghantar pancaran cahaya dan menentukan sama ada cahaya dipantulkan oleh objek. Jika tiada objek, cahaya tidak dipantulkan ke dalam penerima fotosel. Isyarat elektrik, biasanya 24 V, disambungkan kepada penerima.

Jika objek hadir, isyarat dihidupkan dan boleh digunakan dalam sistem kawalan untuk melakukan tindakan. Apabila objek dipadamkan, isyarat dimatikan semula.

Sensor sedemikian juga boleh menjadi analog. Daripada dua negeri, i.e. mati dan hidup, ia boleh mengembalikan nilai yang menunjukkan berapa banyak cahaya yang dikembalikan kepada penerimanya. Ia boleh mengembalikan 256 nilai, daripada 0 (bermaksud tiada cahaya) kepada 255 (bermaksud banyak cahaya).

Bayangkan beribu-ribu fotosel analog kecil yang disusun dalam susunan segi empat sama atau segi empat tepat yang ditujukan kepada objek.Ini akan mencipta imej hitam dan putih objek berdasarkan pemantulan lokasi yang dituju oleh penderia. Titik imbasan individu dalam imej ini dipanggil "piksel".

Sudah tentu, beribu-ribu penderia fotoelektrik kecil tidak digunakan untuk mencipta imej. Sebaliknya, kanta memfokuskan imej pada susunan semikonduktor pengesan cahaya.

Matriks ini menggunakan tatasusunan peranti semikonduktor sensitif cahaya seperti CCD (Charge Coupled Device) atau CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Penderia individu dalam matriks ini ialah piksel.

Empat komponen utama sistem penglihatan komputer

Empat komponen utama sistem penglihatan komputer ialah:

• kanta dan pencahayaan;
• penderia imej atau kamera;
• pemproses;
• satu cara untuk memindahkan hasil, sama ada melalui sambungan input/output (I/O) fizikal atau kaedah komunikasi lain.

Penglihatan komputer boleh menggunakan pengimbasan piksel warna dan selalunya menggunakan susunan piksel yang lebih besar. Alat perisian digunakan pada imej yang ditangkap untuk menentukan saiz, kedudukan tepi, gerakan dan kedudukan relatif elemen antara satu sama lain.

Kanta menangkap imej dan menghantarnya ke sensor dalam bentuk cahaya. Untuk mengoptimumkan sistem penglihatan komputer, kamera mesti dipasangkan dengan kanta yang sesuai.

Walaupun terdapat banyak jenis kanta, kanta panjang fokus tetap biasanya digunakan dalam aplikasi penglihatan komputer. Tiga faktor penting semasa memilih: medan pandangan, jarak kerja, saiz penderia kamera.

Pencahayaan boleh digunakan pada imej dalam pelbagai cara. Arah cahaya datang, kecerahannya, dan warna atau panjang gelombangnya berbanding dengan warna sasaran adalah faktor yang sangat penting untuk dipertimbangkan semasa mereka bentuk persekitaran penglihatan komputer.

Walaupun pencahayaan adalah bahagian penting untuk mendapatkan imej yang baik, terdapat dua faktor lain yang mempengaruhi jumlah cahaya yang diterima oleh imej. Kanta termasuk tetapan yang dipanggil apertur, yang membuka atau menutup untuk membenarkan lebih atau kurang cahaya memasuki kanta.

Digabungkan dengan masa pendedahan, ini menentukan jumlah cahaya yang mengenai tatasusunan piksel sebelum sebarang pencahayaan digunakan. Kelajuan pengatup atau masa pendedahan menentukan berapa lama imej ditayangkan ke matriks piksel.

Dalam penglihatan komputer, pengatup dikawal secara elektronik, biasanya dengan ketepatan milisaat. Selepas imej ditangkap, alat perisian digunakan. Ada yang digunakan sebelum analisis (pra-pemprosesan), yang lain digunakan untuk menentukan sifat objek yang sedang dikaji.

Semasa prapemprosesan, anda boleh menggunakan kesan pada imej untuk menajamkan tepi, meningkatkan kontras atau mengisi celah. Tujuan tugasan ini adalah untuk meningkatkan keupayaan alat perisian lain.

Penglihatan buatan ialah teknologi yang meniru penglihatan manusia dan membolehkan anda menerima, memproses dan mentafsir imej yang diperoleh semasa proses pengeluaran.Mesin penglihatan buatan menganalisis dan menyahkod maklumat yang diterima semasa proses pengeluaran untuk membuat keputusan dan bertindak dengan cara yang paling mudah melalui proses automatik. Pemprosesan imej ini dijalankan menggunakan perisian yang dikaitkan dengan mesin, dan berdasarkan data yang diperoleh, adalah mungkin untuk meneruskan proses dan mengenal pasti kemungkinan ralat pada baris pemasangan.

Matlamat penglihatan komputer

Berikut ialah beberapa alatan biasa yang boleh anda gunakan untuk mendapatkan maklumat tentang sasaran anda:

• Kiraan Piksel: Menunjukkan bilangan piksel terang atau gelap dalam objek.
• Pengesanan Tepi: Cari tepi objek.
• Pengukuran (metrologi): mengukur dimensi objek (cth dalam milimeter).
• Pengecaman corak atau padanan corak: Cari, padankan atau kira corak tertentu. Ini boleh termasuk mengesan objek yang boleh diputar, sebahagiannya disembunyikan oleh objek lain atau mempunyai objek lain.
• Pengecaman Aksara Optik (OCR): Pembacaan automatik teks seperti nombor siri.
• Kod Bar, Matriks Data dan Bacaan Kod Bar 2D: Kumpul data yang terkandung dalam pelbagai piawaian pengekodan bar.
• Pengesanan titik: Menyemak imej untuk tompok piksel yang saling berkaitan (seperti lubang hitam dalam objek kelabu) sebagai titik rujukan untuk imej.
• Analisis warna: mengenal pasti bahagian, produk dan objek mengikut warna, menilai kualiti dan menyerlahkan elemen mengikut warna.

Tujuan mendapatkan data pemeriksaan selalunya untuk menggunakannya untuk membandingkan dengan nilai sasaran untuk menentukan lulus/gagal atau meneruskan/tidak meneruskan.

Contohnya, apabila mengimbas kod atau kod bar, nilai yang terhasil dibandingkan dengan nilai sasaran yang disimpan. Dalam kes pengukuran, nilai yang diukur dibandingkan dengan nilai dan toleransi yang betul.

Apabila menyemak kod abjad angka, nilai teks OCR dibandingkan dengan nilai yang betul atau sasaran. Untuk memeriksa kecacatan permukaan, saiz kecacatan boleh dibandingkan dengan saiz maksimum yang dibenarkan oleh piawaian kualiti.

Kawalan kualiti

Penglihatan mesin mempunyai potensi besar dalam industri. Sistem penglihatan buatan ini telah digunakan dalam robotik, benarkan kami menawarkan penyelesaian automatik untuk pelbagai peringkat pengeluaran, seperti kawalan kualiti atau pengesanan produk yang rosak.

Kawalan kualiti ialah satu set kaedah dan alat yang membolehkan kami mengenal pasti ralat dalam proses pengeluaran, serta mengambil langkah yang sesuai untuk menghapuskannya. Ini memberikan kawalan yang lebih lengkap ke atas produk akhir, memastikan bahawa apabila ia sampai kepada pengguna ia akan memenuhi piawaian kualiti yang khusus dan ditetapkan.

Dengan cara ini, produk yang tidak memenuhi keperluan kualiti minimum dikecualikan daripada proses, dengan itu menghapuskan kemungkinan gangguan dalam proses pengeluaran. Ini dicapai dengan menjalankan pemeriksaan dan ujian rawak secara berterusan.

Penggunaan kawalan kualiti dalam pengeluaran mempunyai beberapa kelebihan:

• Meningkatkan produktiviti;
• Mengurangkan kerugian bahan;
• Harga turun;
• Kualiti terbaik produk akhir.

Komunikasi dalam penglihatan komputer

Setelah diterima oleh pemproses dan perisian, maklumat ini boleh dihantar ke sistem kawalan melalui pelbagai protokol komunikasi standard industri.

Sistem penglihatan komputer utama selalunya menyokong EtherNet/IP, Profinet, dan Modbus TCP. Protokol bersiri RS232 dan RS485 juga biasa.

I/O Digital selalunya dibina ke dalam sistem penggerak dan memudahkan pelaporan hasil. Piawaian komunikasi penglihatan komputer juga tersedia.

Kesimpulan

Sistem penglihatan buatan mempunyai pelbagai jenis aplikasi dan boleh disesuaikan dengan industri yang berbeza dan keperluan yang berbeza bagi setiap barisan pengeluaran. Hari ini, mana-mana syarikat yang mengeluarkan produk mengikut piawaian tertentu boleh memanfaatkan penglihatan komputer sebagai sebahagian daripada proses pembuatan mereka.

Memahami prinsip fizikal dan keupayaan sistem penglihatan buatan boleh membantu dalam menentukan sama ada teknologi tersebut sesuai untuk proses pembuatan dalam kes tertentu. Secara umum, apa sahaja yang boleh dilihat oleh mata manusia, kamera boleh melihat (kadangkala lebih, kadangkala kurang), tetapi penyahkodan dan penghantaran maklumat ini boleh menjadi agak rumit.