Visi mesin adalah teknologi baru yang dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir. Ia menggunakan kaedah penggabungan optik, mekanikal dan elektrik untuk memberi mesin fungsi penglihatan. Dengan memperkenalkan visi mesin ke dalam bidang pemeriksaan, pengukuran tepat dan pantas secara dalam talian boleh dicapai dalam banyak situasi. Pada masa yang sama, teori teknologi pemeriksaan visi mesin telah berkembang secara bertahap.
Apa itu penglihatan mesin?
Visi mesin, dengan kata lain, adalah untuk menggunakan mesin sebagai ganti mata manusia untuk membuat pengukuran dan penilaian. Ia menggunakan komputer untuk menyimulasikan fungsi penglihatan manusia, mengekstrak maklumat daripada imej objek nyata, memproses dan memahami, dan akhirnya digunakan untuk pemeriksaan sebenar, pengukuran dan kawalan. Mekanisme tipikal visi mesin terdiri daripada lima bahagian: pencahayaan, lensa, kamera, kad penjana imej dan pemproses visi.
Teknologi yang berasal daripada ini adalah teknologi penglihatan mesin, yang merupakan satu subjek berpandukan disiplin lintas melibatkan keupayaan buatan, neurobiologi, psikofizik, sains komputer, pemprosesan imej, pengenalan pola dan banyak lagi bidang lain. Teknologi penglihatan mesin ditandai dengan kelajuan tinggi, kuantiti maklumat yang besar dan pelbagai fungsi.
Pembangunan penglihatan mesin
Penyelidikan visi mesin bermula pada pertengahan 1960-an oleh ahli Amerika L.R. Roberts dalam memahami dunia blok bangunan yang terdiri daripada polihedron. Teknik yang digunakan pada masa itu, seperti pemprosesan awal, pengesanan tepi, pembinaan garis kontur, pemodelan objek dan penyuaian, telah diterapkan dalam visi mesin. Pada tahun 1970-an, visi mesin membentuk beberapa cabang penyelidikan penting: ① pemprosesan imej untuk panduan sasaran; ② algoritma selari untuk pemprosesan dan analisis imej; ③ pengekstrakan maklumat 3D daripada imej 2D; ④ analisis imej berurutan dan penilaian parameter gerakan; ⑤ perwakilan pengetahuan visual; ⑥ asas pengetahuan sistem visual.
Apakah kesukaran dalam reka bentuk teknologi visi mesin?
Pertama: kestabilan pencahayaan
Aplikasi visi industri secara amnya dibahagikan kepada empat kategori: penempatan, pengukuran, pemeriksaan dan pengenalan. Diantaranya, pengukuran memerlukan kestabilan penyinaran yang tertinggi. Selagi penyinaran berubah sebanyak 10-20%, hasil pengukuran mungkin akan menyimpang sebanyak 1-2 piksel. Ini bukan masalah perisian, ia adalah perubahan penyinaran, yang menyebabkan perubahan kedudukan tepi pada imej, dan malah perisian yang paling kuat sekali pun tidak dapat menyelesaikannya. Untuk menyelesaikan masalah ini, kita mesti mengeluarkan gangguan cahaya persekitaran dari segi rekabentuk sistem, dan memastikan kestabilan cahaya sumber pencahayaan aktif. Tentu saja, peningkatan resolusi kamera peranti keras juga merupakan cara untuk meningkatkan kejituan dan menahan gangguan alam sekeliling. Sebagai contoh, saiz ruang yang sepadan bagi kamera sebelum ini adalah 10um setiap piksel, tetapi ditukar kepada 5um dengan meningkatkan resolusi. Kejituan boleh ditingkatkan hampir dua kali ganda, dan penahanan terhadap persekitaran menjadi lebih baik secara semula jadi.
Kedua, ketidakselarian kedudukan bahan kerja
Secara amnya, langkah pertama projek pengukuran, sama ada ia adalah pemeriksaan luar talian atau dalam talian, selagi ia adalah peralatan pengesan sepenuhnya automatik, langkah pertama adalah mencari sasaran yang akan diukur. Setiap kali objek yang akan diukur muncul dalam medan paparan tembakan, adalah perlu untuk mengetahui dengan tepat di mana objek yang akan diukur berada. Walaupun anda menggunakan beberapa alat mekanikal, ia tidak dapat memastikan bahawa sasaran yang akan diukur muncul pada kedudukan yang sama setiap kali. Ini memerlukan penggunaan fungsi penempatan. Jika penempatan tidak tepat, kedudukan alat pengukuran mungkin tidak tepat, dan hasil pengukuran mungkin menyimpang cukup besar.
Ketiga: kalibrasi
Secara amum, kalibrasi berikut diperlukan dalam pengukuran presisi tinggi: 1) kalibrasi distorsi optik (jika anda tidak menggunakan perisian kanta, ia biasanya diperlukan untuk dikalibrasi), dan (2) kalibrasi distorsi projeksi, iaitu pembaikan distorsi imej yang disebabkan oleh ralat kedudukan pemasangan, serta kalibrasi tiga ruang objek imej, iaitu mengira saiz ruang objek yang sepadan bagi setiap piksel.
Walau bagaimanapun, algoritma kalibrasi semasa adalah berdasarkan pada kalibrasi satah. Jika fizik yang diukur bukan satah, beberapa algoritma khas mungkin diperlukan untuk kalibrasi, yang tidak dapat diselesaikan oleh algoritma kalibrasi biasa.
Selain itu, kerana tidak sesuai menggunakan papan kalibrasi, beberapa kaedah kalibrasi mesti direka bentuk, jadi kalibrasi mungkin tidak dapat diselesaikan oleh algoritma kalibrasi yang ada dalam perisian.
Keempat: kelajuan objek
Jika objek yang hendak diukur tidak berada dalam keadaan diam, tetapi bergerak, ketepatan imej bagi kerosakan pergerakan mesti dipertimbangkan (piksel kabur = kelajuan pergerakan objek * masa paparan kamera), yang tidak dapat diselesaikan oleh perisian.
Kelima, ketepatan pengukuran perisian
Dalam aplikasi pengukuran, ketepatan perisian hanya boleh dianggap sebagai 1/2-1/4 piksel, dan lebih baik menggunakan 1/2 berbanding 1/10-1/30 piksel untuk aplikasi penempatan, kerana perisian hanya boleh mengekstrak sangat sedikit titik ciri daripada imej.
Pembangunan dan aplikasi di China
Para pakar percaya bahawa pembangunan awal visi mesin, terutamanya berkumpul di Eropah dan Amerika Syarikat serta Jepun. Dengan peralihan pusat pengeluaran global ke China, pasaran visi mesin China menjadi satu sasaran penting untuk pengeluar visi mesin antarabangsa selepas Amerika Utara, Eropah dan Jepun. Di China, aplikasi visi mesin bermula daripada pengenalan teknologi pada tahun 1980-an. Industri semikonduktor dan elektronik merupakan salah satu daripada industri-industri yang awal menggunakan visi mesin, kebanyakannya terkumpul dalam penyambungan litar PCB, pengeluaran komponen, serta peralatan semikonduktor dan litar terpadu. Aplikasi dan promosi visi mesin dalam industri ini memainkan peranan penting dalam meningkatkan kualiti dan kecekapan pengeluaran produk elektronik.
Saat ini, China sedang menjadi salah satu kawasan paling aktif dalam perkembangan penglihatan mesin di dunia, menutupi hampir semua sektor ekonomi kebangsaan, termasuk: perindustrian, pertanian, perubatan, tentera, penerbangan angkasa, meteorologi, astronomi, keselamatan awam, pengangkutan, keselamatan, penyelidikan sains dan bidang lain. Bidang perindustrian adalah bidang dengan kadar penggunaan penglihatan mesin yang paling besar. Sebab utamanya adalah China telah menjadi pusat pemprosesan bagi industri pembuatan global. Dengan permintaan tinggi terhadap pemprosesan komponen dan garis pengeluaran moden yang berkaitan, banyak sistem penglihatan mesin dan pengalaman aplikasi dengan tahap lanjutan antarabangsa juga telah masuk ke China.
Berikut adalah perkenalan ringkas kepada beberapa aplikasi:
1. Pemantauan keselamatan makanan
Dalam proses pengeluaran dan pemeriksaan kualiti produk, terkadang staf perlu mengemaskini, mengenal pasti, dan menemui kesilapan serta kelalaian dalam proses pengeluaran. Bukan sahaja itu, tidak kira seberapa kuat rasa tanggungjawab dan kewaspadaan seseorang, dia mungkin menjadi letih, ceroboh, dan terganggu, yang menyebabkan produk rosak mengalir ke pasaran.
Penggunaan visi mesin dalam pemeriksaan makanan
2. Pengeluaran
Pertandingan dalam industri pembuatan meningkat, tekanan kos memaksa ia untuk memberi perhatian kepada kecekapan pengeluaran, kualiti akan memajukan aplikasi teknologi visi mesin. Untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran dan mengurangkan kos buruh, beberapa tetingkap manual dalam pengeluaran dan pengurusan industri secara bertahap digantikan oleh mesin. Ciri-ciri sistem visi mesin adalah untuk meningkatkan fleksibiliti dan keautomatan pengeluaran. Dalam beberapa situasi kerja yang berbahaya yang tidak sesuai untuk kerja manual atau di mana visi buatan manusia sukar memenuhi keperluan, visi mesin sering digunakan untuk menggantikan visi buatan manusia; pada masa yang sama, dalam proses pengeluaran industri berskala besar, kecekapan pemeriksaan kualiti produk oleh visi buatan manusia adalah rendah dan ketepatannya tidak tinggi, dan kaedah pemeriksaan visi mesin boleh meningkatkan dengan sangat kecekapan pengeluaran dan tahap keautomatan pengeluaran. Lagipun, visi mesin mudah direalisasikan integrasi maklumat, yang merupakan teknologi asas bagi pengeluaran terpadu komputer.
Pada masa yang sama, teknologi penglihatan mesin juga boleh memainkan peranan dalam pelepasan melampau seperti asap dan air limbah. Dengan menggunakan penglihatan mesin, kita boleh mengesan api dan asap di bilik mesin dan bengkel dengan pantas. Penggunaan teknologi pengesanan muka dan pengenalan muka dalam penglihatan mesin boleh membantu enterprise untuk mengukuhkan kawalan dan pengurusan pintu masuk dan keluar, meningkatkan tahap pengurusan dan menurunkan kos pengurusan.
3. Tenaga suria, pemantauan trafik
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pembangunan industri yang baru muncul telah membawa ruang pasaran baru ke pasaran penglihatan mesin. Dalam bidang tenaga suria, pengeluar sel solar dan modul menggunakan penglihatan mesin untuk mengesan produk, mengenal pasti dan mengesan produk dan memasang produk. Dalam bidang pemantauan lalu lintas, teknologi pengenalan plat lesen dan teknologi analisis imej boleh digunakan untuk mengenal pasti plat lesen secara automatik, mencari tempat letak kereta yang tidak sah, mundur, dan mencari kenderaan kemalangan lalu lintas. Di samping itu, terdapat ruang yang besar untuk teknologi penglihatan mesin dalam bidang pencegahan gempa bumi, tanah runtuh, aliran serpihan, pengesanan letusan gunung berapi, pemantauan hidrologi dan pemerhatian keadaan hidrologi sungai.
Perspektif pasaran masa depan
Industri pembuatan tradisional menghadapi subversi baru, transformasi dan peningkatan akan membawa peluang pasaran yang besar kepada industri automatik China. Penglihatan mesin, sebagai produk yang sangat cerdas dalam industri automatik, mempunyai potensi pembangunan yang besar di masa depan.
Dalam beberapa tahun kebelakang, pengeluar elektronik China dan pengeluar OEM sedang membeli banyak peralatan automatik untuk menggantikan tenaga kerja manual sebagai tindak balas terhadap keterbatasan tenaga kerja yang semakin meningkat di China, yang akan mencapai puncaknya dalam beberapa tahun ke depan. Kilang-kilang yang dibiayai Taiwan telah memilih untuk meningkatkan tahap automatik, dan gelombang automatik mereka akan datang dalam 2-3 tahun ke depan, yang akan membawa titik pertumbuhan baru bagi aplikasi produk penglihatan mesin dalam industri ini.
Berdasarkan laporan ramalan industri yang berkuasa, saiz pasaran industri penglihatan mesin China akan terus berkembang, mencapai 3 bilion yuan pada tahun 2015, 3.8 bilion yuan pada tahun 2016, dan 5 bilion dolar AS pada tahun 2018. Peluang perniagaan baru yang dibawa oleh pasaran penglihatan mesin global telah menjadi tumpuan pembuat dalam industri.
Artikel ini datang dari Internet. Ia dikongsikan untuk tujuan menyebarkan pengetahuan, pembelajaran bermanfaat, dan penyelidikan. Disediakan secara percuma kepada pengguna internet, dan juga digunakan untuk menunjukkan penulis dan sumbernya. Jika pemilik hak cipta atau penerbit mempunyai sebarang rintangan, laman web ini akan memadamkannya dengan serta merta. Jika ada sebarang soalan tentang penerbitan semula artikel ini, sila beritahu kami supaya kami boleh membuat koreksi dengan pantas.
EN