Ce este viziunea artificială și cum poate ajuta?

Înțelegerea modului în care funcționează viziunea artificială vă poate ajuta să determinați dacă viziunea artificială rezolvă probleme specifice de aplicare în producție sau procesare.

Oamenii de multe ori nu înțeleg ce poate și ce nu poate face viziunea mașină (computer, artificială) pentru o linie de producție sau proces. Înțelegerea modului în care funcționează poate ajuta oamenii să decidă dacă va rezolva problemele dintr-o aplicație. Deci, ce este exact viziunea computerizată și cum funcționează de fapt?

Viziunea artificială este o tehnologie modernă care include instrumente de achiziție, procesare și analiză a imaginilor lumii fizice pentru a crea informații care pot fi interpretate și utilizate de către o mașină folosind procese digitale.

Utilizarea vederii artificiale în industrie

Viziunea computerizată se referă la utilizarea uneia sau mai multor camere pentru a inspecta și analiza automat obiecte, cel mai adesea într-un mediu industrial sau de producție. Datele rezultate pot fi apoi utilizate pentru a controla procesele sau activitățile de producție.

Această tehnologie automatizează o gamă largă de sarcini, oferind mașinilor informațiile de care au nevoie pentru a lua deciziile corecte pentru fiecare sarcină.

Utilizarea vederii artificiale în industrie permite automatizarea proceselor de producție, ducând la rezultate de producție mai bune prin utilizarea controlului calității și o mai mare flexibilitate în fiecare etapă.

În prezent, utilizarea vederii artificiale industriale a îmbunătățit semnificativ procesele de producție. Acest lucru a făcut posibilă obținerea de produse de calitate superioară la costuri mai mici și în aproape toate domeniile industriei, de la auto și alimentație, până la electronice și logistică.

O utilizare tipică ar fi o linie de asamblare în care camera este declanșată după ce este efectuată o operație pe o piesă care preia și procesează o imagine. Camera poate fi programată pentru a verifica poziția unui anumit obiect, culoarea, dimensiunea sau forma acestuia și prezența obiectului.

Viziunea artificială poate căuta și decoda coduri de bare matrice 2D standard sau chiar poate citi caractere imprimate. După verificarea produsului, de obicei este generat un semnal care determină ce să facă în continuare cu produsul. Piesa poate fi aruncată într-un container, direcționată către un transportor de ramuri sau transmisă altor operațiuni de asamblare, iar rezultatele inspecției sunt urmărite în sistem.

În orice caz, sistemele de viziune computerizată pot oferi mult mai multe informații despre un obiect decât senzori simpli de poziție.

Viziunea computerizată este folosită în mod obișnuit, de exemplu, pentru:

• QA,
• controlul unui robot (mașină),
• testare și calibrare,
• controlul procesului în timp real,
• colectare de date,
• monitorizarea mașinii,
• sortarea și numărarea.

Mulți producători folosesc viziunea automatizată pe computer în locul personalului de inspecție, deoarece este mai potrivit pentru inspecții repetitive. Este mai rapid, mai obiectiv și funcționează non-stop.

Sistemele de viziune computerizată pot inspecta sute sau mii de piese pe minut și oferă rezultate de inspecție mai consistente și mai fiabile decât oamenii.Prin reducerea defectelor, creșterea veniturilor, facilitarea conformității și urmărirea pieselor cu viziune computerizată, producătorii pot economisi bani și își pot crește profitabilitatea.

Cum funcționează viziunea artificială

O fotocelulă discretă este unul dintre cei mai simpli senzori din domeniul automatizării industriale. Motivul pentru care îl numim „discret” sau digital este că are doar două stări: pornit sau oprit.

Principiul de funcționare al unei fotocelule discrete (senzor optic) este de a transmite un fascicul de lumină și de a determina dacă lumina este reflectată de un obiect. Dacă nu există niciun obiect, lumina nu este reflectată în receptorul fotocelulei. Un semnal electric, de obicei 24 V, este conectat la receptor.

Dacă obiectul este prezent, semnalul este pornit și poate fi folosit în sistemul de control pentru a efectua o acțiune. Când obiectul este șters, semnalul este din nou oprit.

Un astfel de senzor poate fi și analog. În loc de două stări, i.e. oprit și pornit, poate returna o valoare care indică cât de multă lumină se întoarce la receptor. Poate returna 256 de valori, de la 0 (adică fără lumină) la 255 (adică multă lumină).

Imaginați-vă mii de fotocelule analogice minuscule dispuse într-o matrice pătrată sau dreptunghiulară îndreptată către un obiect.Acest lucru va crea o imagine alb-negru a obiectului pe baza reflectivității locației către care este îndreptat senzorul. Punctele de scanare individuale din aceste imagini sunt numite „pixeli”.

Desigur, mii de senzori fotoelectrici minusculi nu sunt folosiți pentru a crea imaginea. În schimb, obiectivul concentrează imaginea pe o matrice semiconductoare de detectoare de lumină.

Această matrice utilizează rețele de dispozitive semiconductoare sensibile la lumină, cum ar fi CCD (Charge Coupled Device) sau CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Senzorii individuali din această matrice sunt pixeli.

Cele patru componente principale ale unui sistem de viziune computerizată

Cele patru componente principale ale unui sistem de viziune computerizată sunt:

• lentile și iluminat;
• senzor de imagine sau cameră;
• procesor;
• o modalitate de a transfera rezultate, fie printr-o conexiune fizică de intrare/ieșire (I/O) sau printr-o altă metodă de comunicare.

Viziunea computerizată poate utiliza scanarea pixelilor color și adesea utilizează o gamă mult mai mare de pixeli. Instrumentele software sunt aplicate imaginilor capturate pentru a determina dimensiunea, poziționarea marginilor, mișcarea și poziția relativă a elementelor unul față de celălalt.

Lentilele captează imaginea și o transmit senzorului sub formă de lumină. Pentru a optimiza sistemul de viziune computerizată, camera trebuie să fie asociată cu lentile adecvate.

Deși există multe tipuri de lentile, lentilele cu distanță focală fixă ​​sunt utilizate în mod obișnuit în aplicațiile de viziune computerizată. Trei factori sunt importanți atunci când alegeți: câmpul vizual, distanța de lucru, dimensiunea senzorului camerei.

Iluminarea poate fi aplicată unei imagini într-o varietate de moduri. Direcția din care vine lumina, luminozitatea și culoarea sau lungimea de undă în comparație cu culoarea țintei sunt factori foarte importanți de luat în considerare atunci când proiectați un mediu de viziune computerizată.

În timp ce iluminarea este o parte importantă a obținerii unei imagini bune, există alți doi factori care afectează cât de multă lumină primește o imagine. Obiectivul include o setare numită diafragma, care se deschide sau se închide pentru a permite mai multă sau mai puțină lumină să pătrundă în obiectiv.

Combinat cu timpul de expunere, acest lucru determină cantitatea de lumină care lovește matricea de pixeli înainte ca orice lumină să fie aplicată. Viteza obturatorului sau timpul de expunere determină cât de mult este proiectată imaginea pe matricea de pixeli.

În viziunea computerizată, obturatorul este controlat electronic, de obicei cu precizie în milisecunde. După ce imaginea este capturată, instrumentele software sunt aplicate. Unele sunt folosite înainte de analiză (preprocesare), altele sunt folosite pentru a determina proprietățile obiectului studiat.

În timpul preprocesării, puteți aplica efecte unei imagini pentru a clarifica marginile, a crește contrastul sau a completa golurile. Scopul acestor sarcini este de a îmbunătăți capacitățile altor instrumente software.

Viziunea artificială este o tehnologie care imită vederea umană și vă permite să primiți, să procesați și să interpretați imaginile obținute în timpul proceselor de producție.Mașinile de viziune artificială analizează și decodifică informațiile primite în timpul proceselor de producție pentru a lua decizii și a acționa în cel mai convenabil mod printr-un proces automatizat. Prelucrarea acestor imagini se realizează folosind software-ul asociat mașinii, iar pe baza datelor obținute este posibilă continuarea proceselor și identificarea eventualelor erori pe liniile de asamblare.

Scopul vederii computerizate

Iată câteva instrumente comune pe care le puteți folosi pentru a obține informații despre ținta dvs.:

• Număr de pixeli: arată numărul de pixeli deschisi sau întunecați din obiect.
• Detectare margini: Găsiți marginea unui obiect.
• Măsurare (metrologie): măsurarea dimensiunilor unui obiect (ex. în milimetri).
• Recunoașterea modelelor sau potrivirea modelelor: căutați, potriviți sau numărați anumite modele. Aceasta poate include detectarea unui obiect care poate fi rotit, ascuns parțial de un alt obiect sau poate avea alte obiecte.
• Recunoaștere optică a caracterelor (OCR): Citirea automată a textelor, cum ar fi numerele de serie.
• Cod de bare, Data Matrix și Citirea codurilor de bare 2D: Colectați date conținute în diferite standarde de coduri de bare.
• Detectare punct: verifică imaginea pentru pete de pixeli interconectați (cum ar fi o gaură neagră într-un obiect gri) ca punct de referință pentru imagine.
• Analiza culorilor: identificați piesele, produsele și obiectele după culoare, evaluați calitatea și evidențiați elementele după culoare.

Scopul obținerii datelor de inspecție este adesea de a le utiliza pentru a compara cu valorile țintă pentru a determina trecerea/eșecul sau continuarea/nu continuarea.

De exemplu, atunci când scanați un cod sau un cod de bare, valoarea rezultată este comparată cu valoarea țintă stocată. În cazul măsurării, valoarea măsurată este comparată cu valorile și toleranțele corecte.

La verificarea unui cod alfanumeric, valoarea textului OCR este comparată cu valoarea corectă sau țintă. Pentru a verifica defectele de suprafață, dimensiunea defectului poate fi comparată cu dimensiunea maximă permisă de standardele de calitate.

Control de calitate

Viziunea artificială are un potențial uriaș în industrie. Aceste sisteme de vedere artificială au fost folosite în robotică, ne permit să oferim o soluție automată pentru diferite etape de producție, precum controlul calității sau detectarea produselor defecte.

Controlul calității este un set de metode și instrumente care ne vor permite să identificăm erorile în procesul de producție, precum și să luăm măsurile adecvate pentru a le elimina. Acest lucru asigură un control mult mai complet asupra produsului final, asigurându-se că atunci când ajunge la consumator va îndeplini standarde de calitate specifice și stabilite.

În acest fel, produsele care nu îndeplinesc cerințele minime de calitate sunt excluse din proces, eliminând astfel posibilele întreruperi în procesul de producție, acest lucru se realizează prin efectuarea continuă de inspecții și teste aleatorii.

Utilizarea controlului calității în producție are o serie de avantaje:

• Crește productivitatea;
• Reducerea pierderilor materiale;
• Scădere de preț;
• Cea mai bună calitate a produsului final.

Comunicarea în viziunea computerizată

Odată primite de procesor și software, aceste informații pot fi transmise sistemului de control printr-o varietate de protocoale de comunicare standard din industrie.

Sistemele majore de viziune computerizată acceptă adesea EtherNet/IP, Profinet și Modbus TCP. Protocoalele seriale RS232 și RS485 sunt de asemenea comune.

I/O digitală este adesea integrată în sistemele de acționare și simplifică raportarea rezultatelor. Sunt disponibile, de asemenea, standarde de comunicare pentru viziune computerizată.

Concluzie

Sistemele de viziune artificială au o mare varietate de aplicații și pot fi adaptate diferitelor industrii și nevoilor diferite ale fiecărei linii de producție. Astăzi, orice companie care produce produse la un anumit standard poate profita de viziunea computerizată ca parte a procesului lor de fabricație.

Înțelegerea principiilor fizice și a capacităților sistemelor de vedere artificială poate fi utilă pentru a determina dacă o astfel de tehnologie este potrivită pentru un proces de fabricație într-un anumit caz. În general, orice poate vedea ochiul uman, camera poate vedea (uneori mai mult, alteori mai puțin), dar decodarea și transmiterea acestor informații poate fi destul de complexă.