Visi mesin adalah teknologi baru yang dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir. Ini memanfaatkan sarana integrasi optik, mekanik, dan listrik sehingga mesin memiliki fungsi penglihatan. Dengan memperkenalkan visi mesin ke bidang inspeksi, pengukuran presisi tinggi dan kecepatan tinggi secara online dapat dicapai di banyak situasi. Pada saat yang sama, teori teknologi deteksi visi mesin telah berkembang secara bertahap.
Apa itu visi mesin?
Visi mesin, secara singkat, adalah menggunakan mesin sebagai pengganti mata manusia untuk melakukan pengukuran dan penilaian. Ini utamanya menggunakan komputer untuk mensimulasikan fungsi visual manusia, mengekstrak informasi dari gambar benda objektif, memproses dan memahami, dan akhirnya digunakan untuk deteksi, pengukuran, dan kontrol nyata. Mekanisme khas visi mesin terdiri dari lima bagian: penerangan, lensa, kamera, kartu pengambilan gambar, dan pengolah visi.
Teknologi yang berasal dari ini adalah teknologi visi mesin, yang merupakan subjek lintas disiplin ilmu yang melibatkan kecerdasan buatan, neurobiologi, psikofisika, ilmu komputer, pemrosesan citra, pengenalan pola, dan banyak bidang lainnya. Teknologi visi mesin ditandai dengan kecepatan tinggi, jumlah informasi yang besar, dan multifungsi.
Pengembangan visi mesin
Penelitian visi mesin dimulai pada pertengahan 1960-an oleh ilmuwan Amerika L.R. Roberts dalam memahami dunia balok bangunan yang terdiri dari polihedron. Teknik yang digunakan pada saat itu, seperti pra-pemrosesan, deteksi tepi, pembuatan garis kontur, pemodelan objek dan pencocokan, telah diterapkan dalam visi mesin. Pada tahun 1970-an, visi mesin membentuk beberapa cabang penelitian penting: ① pemrosesan citra untuk bimbingan target; ② algoritma paralel untuk pemrosesan dan analisis citra; ③ ekstraksi informasi 3D dari citra 2D; ④ analisis citra berurutan dan evaluasi parameter gerakan; ⑤ representasi pengetahuan visual; ⑥ basis pengetahuan sistem visual.
Apa kesulitan dalam desain teknologi visi mesin?
Pertama: stabilitas penerangan
Aplikasi visi industri secara umum dibagi menjadi empat kategori: pemosisian, pengukuran, deteksi, dan pengenalan. Di antaranya, pengukuran memerlukan stabilitas penerangan tertinggi. Selama penerangan berubah sebesar 10-20%, hasil pengukuran mungkin akan menyimpang sekitar 1-2 piksel. Ini bukan masalah perangkat lunak, melainkan variasi penerangan, yang menyebabkan perubahan posisi tepi pada gambar, dan bahkan perangkat lunak terkuat sekalipun tidak dapat menyelesaikannya. Untuk menyelesaikan masalah ini, kita harus menghilangkan gangguan cahaya lingkungan dari sudut pandang desain sistem, serta memastikan stabilitas pancaran sumber penerangan aktif. Tentu saja, peningkatan resolusi kamera perangkat keras juga merupakan cara untuk meningkatkan akurasi dan tahan terhadap gangguan lingkungan. Misalnya, ukuran ruang yang sesuai dengan kamera sebelumnya adalah 10um per piksel, tetapi dengan meningkatkan resolusi, diubah menjadi 5um. Akurasi dapat ditingkatkan hampir dua kali lipat, dan kemampuan tahan terhadap gangguan lingkungan juga meningkat secara alami.
Kedua, ketidakkonsistenan posisi benda kerja
Secara umum, langkah pertama dari proyek pengukuran, baik itu deteksi offline atau online, selama menggunakan peralatan pengujian otomatis penuh, langkah pertama adalah menemukan target yang akan diukur. Setiap kali objek yang akan diukur muncul di bidang pengambilan gambar, diperlukan untuk mengetahui dengan tepat di mana objek yang akan diukur berada. Bahkan jika Anda menggunakan beberapa kait mekanis, tidak dapat dipastikan bahwa target yang akan diukur muncul di posisi yang sama setiap kali. Hal ini memerlukan penggunaan fungsi pemosisian. Jika pemosisian tidak akurat, posisi alat ukur mungkin tidak akurat, dan hasil pengukuran mungkin memiliki deviasi yang cukup besar.
Ketiga: kalibrasi
Secara umum, kalibrasi berikut diperlukan dalam pengukuran presisi tinggi: 1) kalibrasi distorsi optik (jika Anda tidak menggunakan perangkat lunak lensa, biasanya diperlukan untuk kalibrasi), dan (2) kalibrasi distorsi proyeksi, yaitu koreksi distorsi gambar yang diwakili oleh kesalahan posisi pemasangan, serta kalibrasi tiga ruang citra objek, yaitu menghitung ukuran ruang objek yang sesuai untuk setiap piksel.
Namun, algoritma kalibrasi saat ini didasarkan pada kalibrasi datar. Jika objek fisik yang diukur tidak datar, beberapa algoritma khusus akan diperlukan untuk kalibrasi, yang tidak dapat diselesaikan oleh algoritma kalibrasi umum.
Selain itu, karena tidak praktis menggunakan papan kalibrasi, beberapa metode kalibrasi harus dirancang, sehingga kalibrasi mungkin tidak dapat diselesaikan oleh algoritma kalibrasi yang ada di perangkat lunak.
Keempat: kecepatan objek
Jika objek yang akan diukur tidak diam, tetapi bergerak, presisi gambar dari buram gerakan harus dipertimbangkan (pixel buram = kecepatan gerakan objek * waktu paparan kamera), yang tidak dapat diatasi oleh perangkat lunak.
Kelima, presisi pengukuran dari perangkat lunak
Dalam aplikasi pengukuran, presisi perangkat lunak hanya dapat dipertimbangkan sebagai 1/2-1/4 piksel, dan lebih baik menggunakan 1/2 daripada 1/10-1/30 piksel seperti dalam aplikasi pemosisian, karena perangkat lunak dapat mengekstrak sangat sedikit titik fitur dari gambar.
Pengembangan dan aplikasi di Tiongkok
Para ahli percaya bahwa perkembangan awal visi mesin terutama berkonsentrasi di Eropa, Amerika Serikat, dan Jepang. Dengan pergeseran pusat manufaktur global ke Tiongkok, pasar visi mesin Tiongkok menjadi target pasar penting bagi produsen Visi Mesin Internasional setelah Amerika Utara, Eropa, dan Jepang. Di Tiongkok, penerapan visi mesin berasal dari pengenalan teknologi pada tahun 1980-an. Industri semikonduktor dan elektronik adalah salah satu industri yang lebih awal menerapkan visi mesin, sebagian besar terkonsentrasi dalam perakitan sirkuit cetak PCB, pembuatan komponen, peralatan semikonduktor, dan rangkaian terpadu. Penerapan dan promosi visi mesin di industri ini memainkan peran penting dalam meningkatkan kualitas dan efisiensi produksi produk elektronik.
Saat ini, Tiongkok sedang menjadi salah satu daerah paling aktif dalam pengembangan visi mesin di dunia, mencakup hampir semua sektor ekonomi nasional, termasuk: industri, pertanian, kedokteran, militer, penerbangan angkasa, meteorologi, astronomi, keamanan publik, transportasi, keamanan, penelitian ilmiah dan bidang lainnya. Bidang industri adalah bidang dengan proporsi terbesar aplikasi visi mesin. Alasan pentingnya adalah karena Tiongkok telah menjadi pusat pemrosesan dari industri manufaktur global. Dengan permintaan tinggi akan pemrosesan suku cadang dan garis produksi canggih yang sesuai, banyak sistem visi mesin dan pengalaman aplikasi dengan tingkat internasional yang canggih juga telah masuk ke Tiongkok.
Berikut ini adalah pengenalan singkat tentang beberapa aplikasi:
1. Pemantauan keselamatan makanan
Dalam proses produksi dan pemeriksaan kualitas produk, terkadang diperlukan bagi staf untuk mengamati, mengidentifikasi, dan menemukan kesalahan dan kelalaian dalam proses produksi. Tidak peduli seberapa kuat rasa tanggung jawab dan perhatian seseorang, dia mungkin merasa lelah, ceroboh, dan teralihkan, menyebabkan produk cacat mengalir ke pasar.
Penerapan visi mesin dalam pemeriksaan makanan
2. Manufaktur
Persaingan di industri manufaktur semakin ketat, tekanan biaya memaksa industri untuk memperhatikan efisiensi produksi, dan kualitas akan mendorong penerapan teknologi visi mesin. Untuk meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi biaya tenaga kerja, beberapa proses manual dalam produksi dan manajemen industri secara bertahap digantikan oleh mesin. Karakteristik sistem visi mesin adalah meningkatkan fleksibilitas dan otomatisasi produksi. Dalam beberapa lingkungan kerja yang berbahaya dan tidak sesuai untuk pekerjaan manual atau di mana visi manusia sulit memenuhi persyaratan, visi mesin sering digunakan untuk menggantikan visi manusia; selain itu, dalam proses produksi industri berskala besar, efisiensi pemeriksaan kualitas produk dengan visi manusia rendah dan akurasinya tidak tinggi, metode deteksi visi mesin dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi produksi dan derajat otomatisasi produksi. Selain itu, visi mesin mudah diintegrasikan secara informatik, yang merupakan teknologi dasar untuk manufaktur terintegrasi komputer.
Pada saat yang sama, teknologi visi mesin juga dapat memainkan peran dalam emisi super standar asap, air limbah, dan sebagainya. Dengan menggunakan visi mesin, kita dapat menemukan kebakaran dan asap di ruang mesin dan bengkel tepat waktu. Penggunaan teknologi deteksi wajah dan pengenalan wajah dalam visi mesin dapat membantu perusahaan untuk memperkuat pengendalian dan manajemen akses masuk dan keluar, meningkatkan tingkat manajemen, dan mengurangi biaya manajemen.
3. Energi surya, pemantauan lalu lintas
Dalam beberapa tahun terakhir, perkembangan industri baru telah membawa ruang pasar baru bagi pasar visi mesin. Di bidang energi surya, produsen sel surya dan modul menggunakan visi mesin untuk mendeteksi produk, mengidentifikasi dan melacak produk serta merakit produk. Di bidang pemantauan lalu lintas, teknologi pengenalan plat nomor dan teknologi analisis gambar dapat digunakan untuk secara otomatis mengenali plat nomor, menemukan parkir ilegal, balik arah, dan menemukan kendaraan yang terlibat dalam kecelakaan lalu lintas. Selain itu, ada ruang besar bagi teknologi visi mesin di bidang pencegahan gempa, longsoran tanah, aliran lumpur, deteksi erupsi gunung api, pemantauan hidrologi, dan pengamatan kondisi hidrologi sungai.
Prospek pasar masa depan
Industri manufaktur tradisional menghadapi subversi baru, transformasi dan peningkatan akan membawa peluang pasar yang besar bagi industri otomasi di Tiongkok. Visi mesin, sebagai produk yang sangat cerdas dalam industri otomasi, memiliki potensi pengembangan yang besar di masa depan.
Selama beberapa tahun terakhir, produsen elektronik dan produsen OEM di Tiongkok telah membeli sejumlah besar peralatan otomasi untuk menggantikan tenaga kerja manual sebagai tanggapan atas kekurangan tenaga kerja yang semakin meningkat di Tiongkok, yang akan mencapai puncaknya dalam beberapa tahun mendatang. Pabrik bermodal Taiwan memilih untuk meningkatkan tingkat otomasi, dan gelombang otomasi mereka akan datang dalam 2-3 tahun ke depan, yang akan membawa titik pertumbuhan baru bagi aplikasi produk visi mesin dalam industri ini.
Menurut laporan ramalan industri otoritatif, ukuran pasar industri visi mesin China akan terus tumbuh, mencapai 3 miliar yuan pada tahun 2015, 3,8 miliar yuan pada tahun 2016, dan 5 miliar dolar AS pada tahun 2018. Peluang bisnis baru yang dibawa oleh pasar visi mesin global telah menjadi fokus bagi produsen industri.
Artikel ini berasal dari Internet. Dicetak ulang dengan tujuan menyebarkan pengetahuan, pembelajaran bermanfaat, dan penelitian. Disediakan secara gratis untuk pengguna internet. Juga digunakan untuk menunjukkan penulis dan sumbernya. Jika pemilik hak cipta atau penerbit memiliki keberatan, situs web ini akan menghapusnya segera. Jika ada pertanyaan tentang pencetakan ulang artikel, silakan beri tahu kami agar kami dapat memperbaikinya tepat waktu.
EN