Vizionarea mașinii este o tehnologie nouă dezvoltată în ultimii ani. Ea utilizează mijloace de integrare optică, mecanică și electrică pentru a face ca mașina să aibă funcția de vedere. Prin introducerea vizionării mașinii în domeniul inspecțiunii, se poate realiza măsurarea precisă și rapidă online în multe situații. În același timp, teoria tehnologiei de detecție a vizionării mașinii s-a dezvoltat pașit cu pași.
Ce este vizionarea mașinii?
Vizionarea mașinii, într-un cuvânt, este să folosească mașinile în locul ochilor umani pentru a face măsurători și judecăți. Ea utilizează în principal computerul pentru a simula funcția umană a vederii, extrage informații din imaginea obiectelor reale, procesează și înțelege acestea, și în cele din urmă sunt utilizate pentru detectare reală, măsurare și control. Mecanismul tipic al vizionării mașinii constă din cinci părți: iluminare, lentilă, cameră, card de captură a imaginii și procesor de vizualizare.
Tehnologia derivată din această sursă este tehnologia de vizionare robotică, care este un subiect interdisciplinar care implică inteligența artificială, neurobiologia, psiho fizica, informatica, procesarea imaginilor, recunoașterea formelor și multe alte domenii. Tehnologia de vizionare robotică se caracterizează prin viteză ridicată, cantitate mare de informații și多功能.
Dezvoltarea vizionării robotice
Cercetarea privind vederea mașinii a început în mijlocul anilor '60, cu americanul L.R. Roberts, care a lucrat la înțelegerea lumii construite din poliedre. Tehnicile folosite în acea perioadă, cum ar fi preprocesarea, detectarea marginilor, construirea liniilor de contur, modelarea și potrivirea obiectelor, au fost aplicate în vederea mașinii. În anii '70, vederea mașinii a format câteva ramuri importante de cercetare: ① procesarea imaginilor pentru ghidarea obiectivelor; ② algoritmi paraleli de procesare și analiză a imaginilor; ③ extragerea informațiilor 3D din imagini 2D; ④ analiza imaginilor secvențiale și evaluarea parametrilor de mișcare; ⑤ reprezentarea cunoștințelor vizuale; ⑥ bază de cunoștințe a sistemului vizual.
Care sunt dificultățile în proiectarea tehnologiei de vedere mașină?
Prima: stabilitatea iluminării
Aplicațiile de vizion industrială sunt, în general, împărțite în patru categorii: poziționare, măsurare, detectare și recunoaștere. Printre acestea, măsurarea necesită cea mai mare stabilitate a iluminării. Chiar dacă iluminarea se modifică cu 10-20%, rezultatul măsurării poate să devie cu 1-2 pixeli. Acest lucru nu este o problemă de software, ci o variație a iluminării, care duce la schimbarea poziției marginii pe imagine, iar chiar cel mai puternic software nu poate rezolva această problemă. Pentru a rezolva problema, trebuie să eliminăm interferența luminii ambiențiale din perspectiva proiectării sistemului și să ne asigurăm că sursa de iluminare activă menține stabilitatea luminozității. Desigur, îmbunătățirea rezoluției camerei hardware reprezintă, de asemenea, un mod de a crește precizia și a rezista interferențelor din mediul înconjurător. De exemplu, dimensiunea spațială corespunzătoare pentru camera anterioară era de 10um pe pixel, dar prin creșterea rezoluției aceasta a fost schimbată la 5um. Precizia poate fi aproximativ dublată, iar rezistența față de interferențe din mediul înconjurător este, desigur, îmbunătățită.
În al doilea rând, incoerența poziției piesei de lucru
De regulă, primul pas al proiectului de măsurare, indiferent dacă este o detectare offline sau online, atât timp cât este vorba despre echipamente de detecție complet automate, primul pas este să se găsească ținta de măsurat. De fiecare dată când obiectul de măsurat apare în câmpul de vedere al capturii, este necesar să se știe exact unde se află obiectul de măsurat. Chiar și dacă utilizați unele fixari mecanice, nu se poate garanta că ținta de măsurat va apărea mereu în aceeași poziție. Acest lucru necesită utilizarea funcției de poziționare. Dacă poziționarea nu este precisă, poziția instrumentului de măsurare ar putea fi inexactă, iar rezultatele de măsurare ar putea avea devieri relativ mari.
Al treilea: calibrare
În general, sunt necesare următoarele calibrări în măsurarea cu precizie ridicată: 1) calibrare a distorsiunii optice (dacă nu folosiți un software de lentă, este de obicei necesară calibrarea), și 2) calibrarea distorsiunii de proiecție, adică corecția distorsiunii imaginii reprezentate de eroarea poziției de montaj, precum și calibrarea spațiului tridimensional al obiectului, adică calculul dimensiunii corespunzătoare din spațiul obiectului pentru fiecare pixel.
Cu toate acestea, algoritmii de calibrare actuali se bazează pe calibrare plană. Dacă fizica măsurată nu este plană, vor fi necesare unele algoritmi speciali pentru calibrare, care nu pot fi rezolvați prin algoritmii de calibrare obișnuiți.
De asemenea, deoarece nu este convenabil să se folosească tabla de calibrare, trebuie să se proiecteze anumite metode de calibrare, astfel că calibrarea nu poate fi rezolvată prin algoritmul de calibrare existent din software.
Patru: viteza obiectului
Dacă obiectul de măsurat nu este în repaus, ci se mișcă, trebuie luată în considerare acuratețea imaginii pentru mișcarea cu defocus (pixel de defocus = viteza mișcării obiectului * timpul de expunere al camerei), ceea ce nu se rezolvă prin software.
Cincelea, acuratețea de măsurare a programului
În aplicarea de măsurare, acuratețea programului poate fi considerată doar ca 1/2-1/4 pixeli, iar este mai bine să se folosească 1/2 în loc de 1/10-1/30 pixeli ca aplicații de poziționare, deoarece programul poate extrage foarte putin puncte caracteristice din imagine.
Dezvoltare și aplicare în China
Experții consideră că dezvoltarea timpurie a viziunii mașinale a fost concentrată în principal în Europa, Statele Unite și Japonia. Cu mutarea centrului de fabricație global în China, piața chineză a viziunii mașinale devine un obiectiv important pentru producătorii internaționali de tehnologie de vizualizare mecanică, după America de Nord, Europa și Japonia. În China, aplicarea viziunii mașinale a avut originea în introducerea tehnologiei în anii '80. Industria semiconductorilor și electronică este una dintre industriile care au aplicat mai devreme viziunea mașinală, aceste aplicații fiind concentrate în majoritate în montajul circuitelor imprimate PCB, fabricarea componentelor, echipamentele de semiconductori și circuite integrate. Aplicarea și promovarea viziunii mașinale în această industrie joacă un rol important în îmbunătățirea calității și eficienței de producție a produselor electronice.
În prezent, China devine una dintre cele mai active zone ale dezvoltării viziunii mașinale la nivel mondial, acoperind aproape toate sectoarele economiei naționale, inclusiv: industria, agricultura, medicina, militarul, aerospațialul, meteorologia, astronomia, securitatea publică, transportul, securitatea, cercetarea științifică și alte domenii. Domeniul industrial este cel cu cea mai mare proporție de aplicare a viziunii mașinale. Motivul important este că China s-a transformat în centrul de prelucrare al industriei de fabricație globală. Cu cererea ridicată de prelucrare a pieselor și producția corespunzătoare avansată a liniei de producție, multe sisteme și experiențe de aplicare ale viziunii mașinale cu un nivel avansat internațional au pătruns și în China.
Următoarele sunt o scurtă prezentare a câtorva aplicații:
1. Monitorizarea siguranței alimentelor
În procesul de producție și inspecție a calității produselor, este uneori necesar ca personalul să observe, identifice și să descopere erorile și omisiunile din procesul de producție. Indiferent de cât de puternic este simțul de responsabilitate și atenția unei persoane, aceasta poate fi obosiță, neglijentă sau distrasă, ceea ce duce la produse defecte care ajung pe piață.
Aplicarea vizualei mașinii în inspecția alimentelor
2. Fabricare
Concurența în industria de producție se intensifică, iar presiunea asupra costurilor o forțează să acorde atenție eficienței de producție, calitatea care va promova aplicarea tehnologiei de vizionare mașină. Pentru a îmbunătăți eficiența de producție și a reduce costurile muncii, unele etape manuale din producția și gestionarea industrială sunt treptat înlocuite de mașini. Caracteristica sistemului de vizionare mașină este de a îmbunătăți flexibilitatea și automatizarea producției. În unele medii de lucru periculoase care nu sunt potrivite pentru munca manuală sau unde vizualizarea umană este dificil să îndeplinească cerințele, vizionarea mașină este adesea folosită pentru a înlocui vizualizarea umană; în același timp, în procesul de producție industrială la scară largă, eficiența inspecțiunii calitativelor produselor prin vizualizarea umană este scăzută și precizia nu este suficient de mare, iar metoda de detecție a vizionării mașină poate să îmbunătățească considerabil eficiența de producție și gradul de automatizare al producției. De asemenea, vizionarea mașină este ușor de integrat cu informații, fiind tehnologia de bază a fabricației integrate pe computer.
În același timp, tehnologia de vizionare pe mașină poate să joace un rol și în emisiile superioare la standarde de fum și ape uzate etc. Folosind vizionarea pe mașină, putem detecta focul și fumul în sala de mașini și atelier în timp util. Utilizarea tehnologiei de detectare a feței și recunoașterea feței în cadrul vizionării pe mașină poate să ajute întreprinderile să consolideze controlul și gestionarea intrărilor și ieșirilor, să îmbunătățească nivelul de management și să reducă costurile de gestionare.
3. Energie solară, monitorizare trafic
În ultimii ani, dezvoltarea industrieilor emergente a adus un nou spațiu de piață pe piața de vizionare robotică. În domeniul energiei solare, producătorii de celule solare și module utilizează tehnologia de vizionare robotică pentru a inspecta produsele, să le identifice și urmărească și pentru a le asambla. În domeniul monitorizării traficului, se pot folosi tehnologiile de recunoaștere a plăcilor de înmatriculare și analiza imaginilor pentru a identifica automat plăcile de înmatriculare, a găsi autovehicule parcate ilegal, mersul în sens invers și vehicule implicate în accidente de circulație. De asemenea, există un potențial masiv pentru tehnologia de vizionare robotică în domeniile prevenirii cutremurelor, alunecările de teren, curgerile de lavină, erupțiile vulcanice, monitorizarea hidrologică și observarea stării hidrologice a râurilor.
Perspectivele pieței viitoare
Industria traditională a fabricației se confruntă cu o nouă subversiune, transformarea și modernizarea urmând să aducă oportunități de piață enorme pentru industria automatizării din China. Viziunea mașinii, ca produs altfel de inteligență în industria automatizării, are un potențial de dezvoltare mare în viitor.
În ultimii ani, producătorii electronici și fabricile OEM din China cumpără o cantitate mare de echipamente automate pentru a înlocui muncă manuală, în răspuns la scăderea croitoasă a forței de muncă din China, care va atinge un punct culminant în următorii câțiva ani. Fabricile finanțate de Taiwan au ales să-și îmbunătățească gradul de automatizare, iar exploziția lor de automatizare va veni în următorii 2-3 ani, ceea ce va aduce un nou punct de creștere pentru aplicarea produselor de viziune mașină în această industrie.
Conform unui raport autoritativ de previziuni industriale, dimensiunea pieței industriale a vizualizării automate din China va continua să crească, ajungând la 3 miliarde de yuani în 2015, 3,8 miliarde de yuani în 2016 și 5 miliarde de dolari americani până în 2018. Noile oportunități de afaceri aduse de piața globală a vizualizării automate au devenit punctul focal al producătorilor industriali.
Acest articol provine de pe internet. Este reprins cu scopul de a răspândi cunoștințe, pentru studiu și cercetare benefică. Este oferit gratuit utilizatorilor de pe internet, menționându-se autorul și sursa. În cazul în care proprietarul drepturilor de autor sau editorul are obiecții, acest site va șterge imediat conținutul. Dacă aveți întrebări legate de reprinderea articolului, vă rugăm să ne contactați pentru a face corecțiile necesare.
EN