Η μηχανική όραση είναι μια νέα τεχνολογία που ανεπτύχθηκε τα τελευταία χρόνια. Χρησιμοποιεί μέσα οπτικής, μηχανικής και ηλεκτρολογικής ολοκλήρωσης για να δώσει στη μηχανή την ικανότητα να βλέπει. Με την εισαγωγή της μηχανικής όρασης στον τομέα της ελέγχου, μπορεί να επιτευχθεί πραγματικός υψηλής ακρίβειας και υψηλής ταχύτητας μέτρηση σε πολλές περιπτώσεις. Επίσης, η θεωρία της τεχνολογίας εντοπισμού μηχανικής όρασης έχει αναπτυχθεί βήματα.
Τι είναι η μηχανική όραση;
Η μηχανική όραση, σύντομα, είναι να χρησιμοποιούν οι μηχανές τα μάτια του ανθρώπου για να κάνουν μέτρηση και κρίση. Χρησιμοποιεί κυρίως υπολογιστή για να μιμείται την ανθρώπινη ορατική λειτουργία, να εξάγει πληροφορίες από τις εικόνες των αντικειμένων, να τις επεξεργάζεται και να τις κατανοεί, και τελικά να χρησιμοποιείται για πραγματική εντοπισμό, μέτρηση και ελεγχό. Το τυπικό μηχανισμός της μηχανικής όρασης αποτελείται από πέντε μέρη: φωτισμό, φακό, κάμερα, κάρτα απόκτησης εικόνας και επεξεργαστής μηχανικής όρασης.
Η τεχνολογία που προέρχεται από αυτή είναι η τεχνολογία μηχανικής όρασης, που είναι ένα διεπιστημονικό θέμα που αφορά την τεχνητή νοημοσύνη, τη νευροβιολογία, τη ψυχοφυσική, την επιστήμη των υπολογιστών, την επεξεργασία εικόνας, την ανίχνευση μοτίβων και πολλά άλλα πεδία. Η τεχνολογία μηχανικής όρασης χαρακτηρίζεται από υψηλή ταχύτητα, μεγάλο όγκο πληροφοριών και πολλές λειτουργίες.
Η ανάπτυξη της μηχανικής όρασης
Η έρευνα της μηχανικής όρασης ξεκίνησε στη μέση της δεκαετίας του '60 από τον Αμερικανό ερευνητή L.R. Roberts για να κατανοήσει τον κόσμο των κτενών που αποτελούνται από πολύεδρα. Οι τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν τότε, όπως η προεπεξεργασία, η ανίχνευση άκρων, η κατασκευή γραμμών ορίων, η μοντελοποίηση αντικειμένων και η σύμπτωση, έχουν εφαρμοστεί στη μηχανική όραση. Στη δεκαετία του '70, η μηχανική όραση δημιούργησε αρκετά σημαντικά ερευνητικά κλάδα: ① επεξεργασία εικόνας για την καθοδήγηση στόχων; ② παράλληλος αλγόριθμος επεξεργασίας και ανάλυσης εικόνας; ③ εξαγωγή 3D πληροφοριών από 2D εικόνες; ④ ανάλυση ακολουθίας εικόνων και αξιολόγηση κινητικών παραμέτρων; ⑤ αναπαράσταση οπτικής γνώσης; ⑥ γνώση βάσης οπτικού συστήματος.
Ποιες είναι οι δυσκολίες στη σχεδίαση της τεχνολογίας μηχανικής όρασης;
Πρώτο: η σταθερότητα της ενόρασης
Οι εφαρμογές βιομηχανικής όρασης διαιρούνται γενικά σε τέσσερις κατηγορίες: θέση, μέτρηση, ανίχνευση και αναγνώριση. Μεταξύ αυτών, η μέτρηση απαιτεί τη μεγαλύτερη σταθερότητα φωτισμού. Αν ο φωτισμός αλλάξει κατά 10-20%, το αποτέλεσμα της μέτρησης μπορεί να αποκλίνει κατά 1-2 πιクσελ. Αυτό δεν είναι πρόβλημα λογισμικού, είναι αλλαγή φωτισμού, η οποία οδηγεί στην αλλαγή της θέσης των άκρων στην εικόνα, και ακόμη και το δυνατότερο λογισμικό δεν μπορεί να το επιλύσει. Για να επιλυθεί το πρόβλημα, πρέπει να εξαλειφθεί η παρεμβολή του περιβαλλοντικού φωτισμού από την άποψη της σχεδιασμένης λύσης και να εξασφαλιστεί η φωτεινή σταθερότητα της ενεργού πηγής φωτισμού. Φυσικά, η βελτίωση της ανάλυσης της κάμερας στο ελατήριο είναι επίσης μια διαδρομή για να βελτιωθεί η ακρίβεια και να αντισταθεί στις περιβαλλοντικές παρεμβολές. Για παράδειγμα, ο αντίστοιχος χώρος της προηγούμενης κάμερας ήταν 10μμ ανά πικσελ, αλλά με την αύξηση της ανάλυσης, έχει αλλάξει σε 5μμ. Η ακρίβεια μπορεί να αυξηθεί περίπου διπλάσια, και η αντοχή στο περιβάλλον ενισχύεται φυσικά.
Δεύτερον, η ανωμαλία της θέσης του εργασιακού υλικού
Συνήθως, η πρώτη φάση του μετρητικού έργου, είτε είναι αποσύνδετη ανίχνευση ή σύνδεση ανίχνευσης, όσον αφορά το γεγονός ότι είναι πλήρως αυτοματοποιημένος μετρητικός εξοπλισμός, η πρώτη βήμα είναι να βρεθεί το στόχος που θα μετρηθεί. Κάθε φορά που το αντικείμενο που θα μετρηθεί εμφανίζεται στο πεδίο λήψης, είναι απαραίτητο να γνωρίζει με ακρίβεια πού βρίσκεται το αντικείμενο που θα μετρηθεί. Ακόμη και αν χρησιμοποιήσετε μερικά μηχανικά καταστίβια, δεν μπορεί να εγγυηθεί ότι το στόχος που θα μετρηθεί θα εμφανιστεί στην ίδια θέση κάθε φορά. Αυτό απαιτεί τη χρήση της λειτουργίας τοποθέτησης. Εάν η τοποθέτηση δεν είναι ακριβής, η θέση του μετρητικού εργαλείου μπορεί να είναι μη ακριβής, και τα αποτελέσματα μέτρησης μπορεί να έχουν σχετικά μεγάλη απόκλιση.
Τρίτο: καλειβροποίηση
Στο γενικό, χρειάζονται οι εξής καλιβρώσεις σε μετρήσεις υψηλής ακρίβειας: 1) καλιβρώσεις απορροφητικής διαστολής (αν δεν χρησιμοποιείτε λογισμικό φακό, είναι γενικά απαραίτητο να καλιβρώσετε), και (2) η καλιβρώσεις της προβολής διαστολής, δηλαδή, η τροποποίηση της εικόνας που εμφανίζεται λόγω των σφαλμάτων της θέσης εγκατάστασης, καθώς και η καλιβρώσεις των τριών διαστάσεων του χώρου εικόνας, δηλαδή να υπολογιστεί η αντίστοιχη μέγεθος του χώρου αντικειμένου για κάθε πικσέλ.
Ωστόσο, οι τρέχουσες μέθοδοι καλιβρώσεων βασίζονται σε επιπέδωση. Εάν το φυσικό που μετράται δεν είναι επίπεδο, θα χρειαστούν κάποιες ειδικές μέθοδοι για καλιβρώσεις, τις οποίες δεν μπορούν να επιλύσουν οι κοινές μέθοδοι καλιβρώσεων.
Επιπλέον, λόγω της ανεπάρκειας των πλακών καλιβρώσεων, πρέπει να σχεδιαστούν κάποιες μέθοδοι καλιβρώσεων, έτσι ώστε η καλιβρώσεις να μην μπορεί να επιλυθεί με τις υπάρχουσες μέθοδοι καλιβρώσεων στο λογισμικό.
Τέταρτο: η ταχύτητα του αντικειμένου
Εάν το αντικείμενο που θα μετρηθεί δεν είναι ακίνητο, αλλά κινείται, πρέπει να ληφθεί υπόψη η εικονική ακρίβεια της κινητικής μορφής (pixel blur = ταχύτητα κίνησης αντικειμένου * χρόνος εκτίβωσης κάμερας), το οποίο δεν λύνεται με λογισμικό.
Πέμπτον, η μετρητική ακρίβεια του λογισμικού
Στην εφαρμογή μέτρησης, η ακρίβεια του λογισμικού μπορεί να θεωρηθεί μόνο ως 1/2-1/4 pixels, και είναι καλύτερο να χρησιμοποιείται 1/2 αντί για 1/10-1/30 pixels ως εφαρμογές θέσης, επειδή το λογισμικό μπορεί να εξάγει πολύ λίγα σημεία παράγωγων από την εικόνα.
Ανάπτυξη και εφαρμογή στην Κίνα
Οι ειδικοί πιστεύουν ότι η πρώιμη ανάπτυξη της μηχανικής όρασης, κυρίως επικεντρώθηκε στην Ευρώπη, τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ιαπωνία. Με τη μεταφορά του παγκόσμιου κέντρου κατασκευής στην Κίνα, ο κινεζικός πινακίδας μηχανικής όρασης γίνεται ένας σημαντικός στόχος αγοράς για τους διεθνείς κατασκευαστές μηχανικής όρασης μετά τη Βόρεια Αμερική, την Ευρώπη και την Ιαπωνία. Στην Κίνα, η εφαρμογή της μηχανικής όρασης προέρχεται από την παρουσίαση της τεχνολογίας της δεκαετίας του '80. Η βιομηχανία παραγωγής παραγωγών και η ηλεκτρονική βιομηχανία είναι μια από τις βιομηχανίες με πρώιμες εφαρμογές της μηχανικής όρασης, περισσότερες από τις οποίες επικεντρώνονται στην PCB εκτυπωμένες κυκλωματικές συνδέσεις, την παραγωγή συστατικών, την παραγωγή παραγωγών και την ολοκληρωμένη κυκλωματική ισότητα. Η εφαρμογή και η προαγωγή της μηχανικής όρασης σε αυτή τη βιομηχανία έχει σημαντική σημασία για τη βελτίωση της ποιότητας και της αποδοτικότητας της παραγωγής των ηλεκτρονικών προϊόντων.
Επί του παρόντος, η Κίνα γίνεται μια από τις πιο έντονα ενεργές περιοχές στην ανάπτυξη της μηχανικής όρασης στον κόσμο, καλύπτοντας σχεδόν όλους τους τομείς της εθνικής οικονομίας, συμπεριλαμβανομένων: βιομηχανίας, γεωργίας, ιατρικής, στρατού, διαστήματος, μετεωρολογίας, αστρονομίας, δημόσιας ασφάλειας, μεταφορών, ασφάλειας, επιστημονικής έρευνας και άλλων τομέων. Ο βιομηχανικός τομέας είναι ο τομέας με τη μεγαλύτερη αναλογία εφαρμογής της μηχανικής όρασης. Η σημαντική λογική είναι ότι η Κίνα έχει γίνει το επεξεργαστικό κέντρο της παγκόσμιας βιομηχανίας παραγωγής. Με την υψηλή ζήτηση για την επεξεργασία κομματιών και τις αντίστοιχες προηγμένες γραμμές παραγωγής, πολλά συστήματα μηχανικής όρασης και εμπειρίες εφαρμογής με διεθνή προηγμένο επίπεδο έχουν επίσης εισαχθεί στην Κίνα.
Παρακάτω δίνεται μια σύντομη περιγραφή αρκετών εφαρμογών:
1. Επιτήρηση της ασφάλειας των τροφίμων
Κατά τη διάρκεια της παραγωγής και της επιθεώρησης της ποιότητας του προϊόντος, είναι μερικές φορές απαραίτητο για το προσωπικό να παρατηρεί, να αναγνωρίζει και να ανακαλύπτει τις λαθών και τις αδυναμίες στην προ cess. Ανεξάρτητα από το πόσο ισχυρό είναι το αίσθημα ευθύνης και η προσοχή ενός ατόμου, μπορεί να παρουσιάσει κόπο, αμελία και αποσπασμό, προκαλώντας ελλιπή προϊόντα να φθάνουν στην αγορά.
Εφαρμογή μηχανικής όρασης στην έλεγχο τροφίμων
2. Βιομηχανία
Η ανταγωνισμός στη βιομηχανία παραγωγής επιτάχυνεται, και η πίεση για μείωση κόστους την υποχρεώνει να δώσει προσοχή στην αποδοτικότητα της παραγωγής, ενώ η ποιότητα θα προωθήσει την εφαρμογή της τεχνολογίας μηχανικής όρασης. Για να βελτιωθεί η αποδοτικότητα της παραγωγής και να μειωθεί ο εργατικός κόστος, ορισμένα χειροκίνητα στάδια στη βιομηχανική παραγωγή και διαχείριση αντικαθιστούν ολοένα και περισσότερο από μηχανέματα. Η προσωπικότητα του συστήματος μηχανικής όρασης είναι να βελτιώνει την ευελιξία και την αυτομάτωση της παραγωγής. Σε κάποιες επικίνδυνες εργασιακές συνθήκες που δεν είναι κατάλληλες για χειροκίνητη εργασία ή όπου η ανθρώπινη όραση δεν μπορεί να καλύψει τα απαιτούμενα, η μηχανική όραση χρησιμοποιείται συχνά για να αντικαθιστά την ανθρώπινη όραση. Επιπλέον, στην διαδικασία μαζικής βιομηχανικής παραγωγής, η αποτελεσματικότητα της ελέγχου της ποιότητας των προϊόντων με ανθρώπινη όραση είναι χαμηλή και η ακρίβεια δεν είναι υψηλή, ενώ ο τρόπος ελέγχου με μηχανική όραση μπορεί να αυξήσει σημαντικά την αποτελεσματικότητα της παραγωγής και το βαθμό αυτομάτωσης. Επιπλέον, η μηχανική όραση είναι εύκολη να εφαρμοστεί η ολοκλήρωση πληροφοριών, που είναι η βασική τεχνολογία της ολοκληρωμένης βιομηχανικής παραγωγής με υπολογιστή.
Ταυτόχρονα, η τεχνολογία μηχανικής όρασης μπορεί επίσης να έχει ρόλο στην υπερβολική εκπομπή καπνού, ροφήματος και άλλων. Χρησιμοποιώντας μηχανική όραση, μπορούμε να εντοπίσουμε το φωτιά και τον καπνό στον μηχανικό χώρο και στο εργαστήριο εντός χρόνου. Η χρήση τεχνολογίας ανίχνευσης προσώπων και αναγνώρισης προσώπου στη μηχανική όραση μπορεί να βοηθήσει τις επιχειρήσεις να ενισχύσουν την έλεγχο και διαχείριση των εισόδων και εξόδων, να βελτιώσουν το επίπεδο διαχείρισης και να μειώσουν το κόστος διαχείρισης.
3. Ηλιακή ενέργεια, εποπτεία κυκλοφορίας
Στα τελευταία χρόνια, η ανάπτυξη νεοεμφανών βιομηχανιών έχει φέρει νέο αγοραίο χώρο στην αγορά μηχανικής όρασης. Στον τομέα της ηλιακής ενέργειας, οι κατασκευαστές ηλιακών κύβων και μονάδων χρησιμοποιούν μηχανική όραση για την εντοπισμό προϊόντων, την αναγνώριση και ακολουθία προϊόντων και την συνέλιξη προϊόντων. Στον τομέα της εποπτείας κυκλοφορίας, η τεχνολογία αναγνώρισης πινάκων κυκλοφορίας και η τεχνολογία ανάλυσης εικόνας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αυτόματη αναγνώριση πινάκων κυκλοφορίας, την εύρεση παράνομης στάσης, αντιστροφής και την εύρεση οχημάτων σε δρομολόγια ατυχημάτων. Επιπλέον, υπάρχει τεράστιος χώρος για την τεχνολογία μηχανικής όρασης στους τομείς της πρόληψης σεισμών, κρημνών, ρεύματος λαϊκών ρευμάτων, εκρήξεων φωτεινών και υδρολογικής εποπτείας και παρατήρησης της κατάστασης των ποταμών.
Μέλλοντα προοπτικές αγοράς
Η παραδοσιακή βιομηχανία κατασκευής αντιμετωπίζει νέες ανατροπές, ενώ η μεταμόρφωση και η εξαγωγή θα φέρουν τεράστιες εμπορικές ευκαιρίες στη βιομηχανία αυτοματοποίησης της Κίνας. Η μηχανική όραση, ως υψηλά έξυπνο προϊόν της βιομηχανίας αυτοματοποίησης, έχει μεγάλο δυναμικό ανάπτυξης στο μέλλον.
Τα τελευταία χρόνια, οι κινεζικές εταιρείες ηλεκτρονικών και οι εταιρείες OEM αγοράζουν μεγάλο αριθμό αυτοματικοποιημένων εγκαταστάσεων για να αντικαταστήσουν την εργασία των ανθρώπων λόγω της αυξανόμενης έλλειψης εργατικού δυναμικού στην Κίνα, κάτι που θα φτάσει σε κλιμάκι στα επόμενα χρόνια. Οι εργοστάσια με χρηματοδότηση από την Ταϊβάν έχουν επιλέξει να αυξήσουν το βαθμό αυτοματοποίησης τους, και η κύμανση της αυτοματοποίησης τους θα έρθει στα επόμενα 2-3 χρόνια, προσφέροντας νέο σημείο αύξησης για την εφαρμογή προϊόντων μηχανικής όρασης σε αυτήν τη βιομηχανία.
Σύμφωνα με ένα επιτρεπτό βιβλίο προβλέψεων της βιομηχανίας, η μέγεθος της αγοράς της βιομηχανίας μηχανικής όρασης της Κίνας θα συνεχίσει να αυξάνεται, φθάνοντας στα 3 δισεκατομμύρια γουάν στο 2015, 3,8 δισεκατομμύρια γουάν στο 2016 και 5 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ μέχρι το 2018. Τα νέα εμπορικά ευκαιρίες που φέρνει η παγκόσμια αγορά μηχανικής όρασης έχουν γίνει το επίκεντρο των κατασκευαστών της βιομηχανίας.
Αυτό το άρθρο προέρχεται από το Διαδίκτυο. Αναδημοσιεύεται με σκοπό την εξάπλωση γνώσης, ωφέλιμη μάθηση και έρευνα. Προσφέρεται δωρεάν στους χρήστες του Διαδικτύου και χρησιμοποιείται για να δηλώνει τον συγγραφέα και την πηγή. Εάν υπάρχει κάποια αντίρρηση από τον ιδιοκτήτη των δικαιωμάτων ή τον εκδότη, αυτή η ιστοσελίδα θα το διαγράψει άμεσα. Εάν έχετε οποιαδήποτε ερώτηση σχετικά με την αναδημοσίευση του άρθρου, ενημερώστε μας ώστε να το τροποποιήσουμε έγκαιρα.
EN