Machine vision is een nieuwe technologie die in recente jaren is ontwikkeld. Het maakt gebruik van optische, mechanische en elektrische integratie om de machine het vermogen te geven visie te hebben. Door machine vision in te voeren in het inspectiegebied, kan er op veel plaatsen online hoognauwkeurige en hoge-snelheidsmeting worden gerealiseerd. Tegelijkertijd is de theorie van machine vision detectietechnologie stap voor stap ontwikkeld.
Wat is machinevisie?
Machine vision betekent kort gezegd het gebruik van machines in plaats van menselijke ogen om metingen te doen en oordelen te vellen. Het maakt voornamelijk gebruik van een computer om de menselijke visuele functie te simuleren, informatie uit de afbeelding van objectieve dingen te extraheren, te verwerken en te begrijpen, en uiteindelijk te gebruiken voor praktische inspectie, meting en controle. De typische constructie van machine vision bestaat uit vijf delen: verlichting, lens, camera, beeldverwervingskaart en visieprocessor.
De technologie die hieruit is voortgekomen is machinevision-technologie, een interdisciplinair onderwerp dat kunstmatige intelligentie, neurobiologie, psychofysica, informatica, beeldverwerking, patroonherkenning en vele andere velden omvat. Machinevision-technologie wordt gekenmerkt door hoge snelheid, een grote hoeveelheid informatie en veelvuldige functionaliteit.
De ontwikkeling van machinevision
Het onderzoek naar machinevisie begon in de mid-1960s door de Amerikaanse geleerde L.R. Roberts bij het begrip van de bouwstenenwereld samengesteld uit polyhedra. De technieken die toen werden gebruikt, zoals preprocessing, randdetectie, constructie van omtreklijnen, objectmodellering en matching, zijn toegepast in machinevisie. In de jaren '70 vormde machinevisie verschillende belangrijke onderzoekstakken: ① beeldverwerking voor doelsturing; ② parallelle algoritmes voor beeldverwerking en -analyse; ③ extraheren van 3D-informatie uit 2D-beelden; ④ analyse van sequentiële beelden en evaluatie van bewegingsparameters; ⑤ representatie van visueel kennis; ⑥ kennisbasis van visueel systeem.
Wat zijn de moeilijkheden van machinevisietechnologieontwerp?
Eerste: de stabiliteit van verlichting
Toepassingen van industriële visie worden doorgaans onderverdeeld in vier categorieën: positionering, meten, detectie en herkenning. Daaronder is de meting de discipline die de hoogste stabiliteit van verlichting vereist. Zodra de verlichting slechts 10-20% varieert, kan het meetresultaat afwijken met 1-2 pixels. Dit is geen softwareprobleem, maar een variatie in verlichting, wat leidt tot een verschuiving van de randpositie op de afbeelding, en zelfs de krachtigste software kan dit niet oplossen. Om het probleem aan te pakken, moeten we de storing door omgevingslicht uit het systeemontwerp elimineren en de lichtstabiliteit van de actieve verlichtingsbron garanderen. Natuurlijk is ook de resolutieverbetering van de hardwarecamera een manier om de nauwkeurigheid te verbeteren en milieu-influenties te weerstaan. Bijvoorbeeld, de overeenkomstige ruimtemaat van de vorige camera was 10um per pixel, maar door de resolutie te verhogen wordt deze gewijzigd naar 5um. De nauwkeurigheid kan ongeveer verdubbeld worden en de weerstand tegen omgevingsinvloeden wordt daarmee aanzienlijk verbeterd.
Tweede, de onregelmatigheid van de werkstukpositie
Meestal is het eerste stapje van het metenproject, of het nu gaat om offline detectie of online detectie, zolang het maar volledig geautomatiseerd meetapparatuur betreft, is het eerste stapje het vinden van het te meten doel. Elke keer dat het te meten object verschijnt in het opnameveld, is het nodig precies te weten waar het te meten object zich bevindt. Zelfs als je enkele mechanische houders gebruikt, kan het niet garanderen dat het te meten doel elke keer op dezelfde positie verschijnt. Dit vereist het gebruik van een positioneringsfunctie. Als de positionering niet nauwkeurig is, kan de positie van het meetinstrument mogelijk niet nauwkeurig zijn, en kunnen de meetresultaten relatief grote afwijkingen hebben.
Derde: kalibratie
In het algemeen zijn de volgende kalibraties nodig bij hoognauwkeurige metingen: 1) optische vervormingkalibratie (als je geen softwarelens gebruikt, is kalibratie meestal noodzakelijk), en 2) de projectieve vervormingkalibratie, dat wil zeggen, de beeldvervormingscorrectie weergegeven door de installatiepositiefout, en de kalibratie van de drie objectbeeldruimtes, dat wil zeggen het berekenen van de overeenkomstige objectruimtemaat voor elk pixel.
De huidige kalibratiealgoritmes zijn echter gebaseerd op vlakke kalibratie. Als het te meten object niet vlak is, zijn speciale algoritmes vereist voor kalibratie, wat niet kan worden opgelost door de gangbare kalibratiealgoritmes.
Daarnaast moeten sommige kalibratiemethodes ontworpen worden omdat het onpraktisch is om een kalibratiebord te gebruiken, waardoor de kalibratie mogelijk niet kan worden opgelost door de bestaande kalibratiealgoritmes in de software.
Vierde: de snelheid van het object
Als het te meten object niet stil is, maar in beweging, moet de beeld nauwkeurigheid van bewegingsvaagheid worden overwogen (vaag pixel = objectbewegingssnelheid * cameraverlichtingstijd), wat niet wordt opgelost door software.
Vijfde, de meetnauwkeurigheid van de software
In de metingstoepassing kan de nauwkeurigheid van de software slechts worden beschouwd als 1/2-1/4 pixels, en het is beter om 1/2 te gebruiken in plaats van 1/10-1/30 pixels voor positiestoepassingen, omdat de software zeer weinig kenmerkpunten uit hetbeeld kan extraheren.
Ontwikkeling en toepassing in China
Experts geloven dat de vroege ontwikkeling van machinevisie voornamelijk geconcentreerd was in Europa, de Verenigde Staten en Japan. Met de verplaatsing van het wereldwijde productiecentrum naar China wordt de Chinese machinevisie-markt een belangrijke doelmarkt voor internationale machinevisieproducenten, na Noord-Amerika, Europa en Japan. In China heeft de toepassing van machinevisie zijn oorsprong in de introductie van technologie in de jaren '80. De semiconductor- en elektronica-industrie is een van de sectoren met vroegtijdige toepassing van machinevisie, waarvan de meeste zich richten op PCB-printplaatmontage, onderdelenproductie, semiconductoren en integrale schakelingenapparatuur. De toepassing en verspreiding van machinevisie binnen deze industrie speelt een belangrijke rol bij het verbeteren van de kwaliteit en productiefiteit van elektronische producten.
Momenteel wordt China een van de meest actieve gebieden ter wereld voor de ontwikkeling van machinevisie, met een dekking van bijna alle sectoren van de nationale economie, waaronder: industrie, landbouw, geneeskunde, militair, luchtvaart, meteorologie, astronomie, openbaar veiligheid, vervoer, beveiliging, wetenschappelijk onderzoek en andere velden. Het industriële veld is het gebied met de grootste proportie van toepassingen van machinevisie. Een belangrijke reden hiervoor is dat China tot het verwerkingscentrum van de wereldwijde productie-industrie is geworden. Met de hoge vraag naar onderdelenverwerking en de daarbij horende geavanceerde productielijnen zijn ook veel machinevisiesystemen en toepassingservaringen op internationaal hoog niveau naar China gekomen.
Hieronder volgt een korte inleiding op enkele toepassingen:
1. Voedselveiligheidscontrole
Tijdens het productieproces en de kwaliteitscontrole is het soms nodig voor het personeel om fouten en uitkomsten in het productieproces te observeren, identificeren en ontdekken. Ongeacht hoe sterk een persoon zijn verantwoordelijkheidsgevoel en aandacht is, hij kan moe, nalatig of afgeleid raken, waardoor gebrekkige producten naar de markt kunnen gaan.
Toepassing van machinevisie in de voedingsmiddeleninspectie
2. Productie
De concurrentie in de productie-industrie versterkt, kosten druk dwingt tot aandacht voor productiefiteit en kwaliteit, wat de toepassing van machinevisietechnologie zal bevorderen. Om de productiefiteit te verbeteren en arbeidskosten te verminderen, worden sommige handmatige processen in de industriële productie en management geleidelijk vervangen door machines. Het kenmerk van een machinevisiesysteem is om de flexibiliteit en automatisering van de productie te verbeteren. In sommige gevaarlijke werkomgevingen waar handmatig werken niet geschikt is of waar menselijke visie moeilijk aan de eisen voldoet, wordt machinevisie vaak gebruikt om menselijke visie te vervangen; tegelijkertijd, in het proces van grote schaal industriële productie, is de efficiëntie van productiekwaliteitscontrole door menselijke visie laag en de nauwkeurigheid niet hoog, en de detectiemethode van machinevisie kan de productiefiteit en het niveau van automatisering van de productie aanzienlijk verbeteren. Bovendien is machinevisie gemakkelijk te integreren met informatie, wat een basisstechnologie is voor computerintegreerde productie.
Tegelijkertijd kan machinevision-technologie ook een rol spelen bij het superstandaard afvoeren van rook, afvalwater enzovoort. Met behulp van machinevision kunnen we brand en rook in de machinekamer en de werkplaats op tijd ontdekken. De toepassing van gezichtsdetectie- en gezichtsherkenningstechnologie in machinevision kan bedrijven helpen bij het versterken van de controle en management van ingang-en uitgangspunten, het verbeteren van het beheerniveau en het verlagen van de beheercosts.
3. Zonne-energie, verkeersbewaking
In de afgelopen jaren heeft de ontwikkeling van opkomende industrieën nieuwe marktRUIMTE gebracht voor de machinevisiemarkt. In het zonne-energieveld gebruiken zonnecel- en modulefabrikanten machinevisie om producten te detecteren, te identificeren, bij te houden en samen te stellen. In het verkeersbewakingsterrein kunnen technologieën voor kentekenherkenning en beeldanalyse worden ingezet om kentekens automatisch te herkennen, onwettig parkeren, tegenliggerijden te vinden en voertuigen betrokken bij verkeersongevallen te lokaliseren. Daarnaast bestaat er een enorme potentie voor machinevisietechnologie in de gebieden van aardbevingspreventie, stortlandverschuivingen, lawines, vulkaanuitbarstingsdetectie, hydrologisch bewaken en observatie van rivierhydrologische toestanden.
Toekomstige marktperspectieven
De traditionele productie-industrie staat voor een nieuwe omverwerping, en de transformatie en upgrade zullen enorme marktkansen bieden voor de automatiseringsindustrie in China. Machinevisie, als een hoogst intelligente product in de automatiseringsindustrie, heeft grote ontwikkelingspotentieel voor de toekomst.
In de afgelopen jaren kopen elektronica- en OEM-fabrikanten in China een groot aantal automatiseringstoestellen om handarbeid te vervangen, als reactie op de toenemende arbeidstekorten in China, wat de komende jaren zijn piek zal bereiken. Taiwan gefinancierde fabrieken hebben gekozen om het niveau van automatisering te verbeteren, en de golf van hun automatisering komt de komende 2-3 jaar, wat nieuwe groeipunten oplevert voor de toepassing van machinevisieproducten in deze industrie.
Volgens een gezaghebbend industrievoorspellingenrapport zal de marktgroote van Chinas machinevisie-industrie blijven groeien, met 3 miljard yuan in 2015, 3,8 miljard yuan in 2016 en 5 miljard dollar in 2018. De nieuwe zakelijke kansen die worden geboden door de wereldwijde machinevisie-markt zijn het focuspunt geworden voor fabrikanten in de industrie.
Dit artikel komt uit het internet. Het wordt herdrukt met als doel kennis te verspreiden, nuttig leren en onderzoek. Het wordt gratis aangeboden aan internetsurfers en dient ook om de auteur en bron aan te geven. Als de copyright-eigenaar of uitgever bezwaren heeft, zal deze website het onmiddellijk verwijderen. Bij vragen over de herdruk van dit artikel kunt u ons laten weten zodat we het op tijd kunnen corrigeren.
EN