На фоне эры промышленности 4.0 с интеллектуальным производством в качестве ядра, с углублением стратегии «Сделано в Китае 2025», рынок промышленных интеллектуальных роботов демонстрирует взрывной рост, при этом машинное зрение играет важную роль в функционировании промышленных роботов. Так какую же «прозорливость» дает машинное зрение промышленным роботам? Сможет ли оно значительно помочь промышленным роботам в будущем на пути к grande успеху в развитии промышленной автоматизации и умной промышленности 4.0?
Как "центральная нервная система" промышленных роботов, искусственный интеллект в последние годы находился на этапе устойчивого высокоскоростного развития. Многие промышленные роботы также обладают довольно высокими характеристиками интеллекта, но они все еще далеки от уровня интеллекта, который себе представляют люди. Как и то, что Рим не строился за один день, роботы не могут сразу стать очень умными.
Действительная реализация промышленной автоматизации требует высокоинтеллектуальных промышленных роботов для замены части человеческого труда. Очевидно, что если вы хотите, чтобы роботы хорошо заменяли человеческий труд, первым делом нужно научить их "видеть". Не только это, мы также видим много интеллектуальных вещей в повседневной жизни, включая беспилотники и умные пылесосы.
Конечно, промышленные роботы не являются исключением. Когда промышленные роботы обладают способностью наблюдать за объектами, они могут хорошо судить о вещах, чтобы стать интеллектуальными и гибкими, и решать некоторые проблемы самостоятельно. Более того, под влиянием четвертой промышленной революции требования интеллектуального производства к промышленным роботам становятся все выше и выше. Традиционные роботы, выполняющие конкретное действие через программирование, уже не смогут удовлетворить потребности производственной отрасли для дальнейшего развития.
Многие разы нам понадобится, чтобы роботы могли идентифицировать, анализировать, обрабатывать и другие продвинутые функции, то есть нам нужно установить для промышленных машин пару "золотых глаз", чтобы они могли заменить человеческие глаза для измерения и оценки. Машинное зрение эквивалентно установке "глаз" для промышленных роботов, чтобы они могли четко и неутомимо видеть объекты и выполнять функцию проверки и обнаружения, как это делает человеческий глаз. Это очень важно в высокоавтоматизированном массовом производстве.
Система машинного зрения может преобразовать захваченный объект в видеосигнал через продукт машинного зрения, то есть устройство захвата изображения, а затем передать его специальной системе обработки изображений для получения геометрической информации объекта. На основе распределения пикселей, яркости, цвета и других параметров система изображения может преобразовать эти сигналы в цифровые сигналы, после чего система изображения выполнит различные операции с этими сигналами для извлечения характеристик цели на основе результатов распознавания, что позволяет контролировать действия оборудования на месте.
В общем, машинное зрение использует компьютер для имитации человеческой зрительной функции. Оно обладает частью функций человеческого мозга: оно извлекает информацию из изображений объективных предметов, обрабатывает и понимает её, а затем применяет её в интеллектуальном производстве для реального контроля, измерения и автоматизации.
Интеллектуальное производство тесно объединяет промышленного робота и машинное зрение. Машинное зрение станет следующим направлением искусственного интеллекта.
Машинное зрение широко применяется в промышленности и имеет четыре основные функции.
1. Руководство и позиционирование, при котором система машинного зрения должна быстро и точно находить измеряемую деталь и подтверждать её положение. При загрузке и выгрузке используется машинное зрение для определения местоположения, что направляет манипулятор на точный захват.
В области упаковки полупроводников устройство должно корректировать головку захвата согласно информации о положении чипа, полученной с помощью машинного зрения, чтобы точно захватить чип и закрепить его. Это является базовым применением визуального позиционирования в сфере машинного зрения.
2. Визуальный контроль: для обнаружения проблем качества продукции на производственной линии, что также является этапом, занимающим наибольшее количество рабочей силы. Машинное зрение применяется в области медицины, его основные виды контроля включают измерение размеров, контроль внешних дефектов корпуса бутылки, контроль дефектов плеча бутылки, контроль горлышка бутылки и т.д.
3. Контроль высокой точности: точность некоторых изделий высока, достигая 0.01-0.02 м или даже микронного уровня, что невозможно обнаружить человеческим глазом и должно быть выполнено машинным способом.
4. Распознавание заключается в использовании машинного зрения для обработки, анализа и понимания изображений с целью распознавания различных целей и объектов с разными узорами. Может применяться в автозапчастях, пищевой промышленности, медицине и т.д.
Общими чертами системы машинного зрения является повышение гибкости и автоматизации производства. Машинное зрение часто используется для замены человеческого зрения в некоторых опасных условиях труда, где ручная операция не подходит или когда человеческое зрение с трудом удовлетворяет требованиям. При этом, в процессе массового промышленного производства, эффективность и точность проверки качества продукции с использованием человеческого зрения низки, и метод сенсорного контроля с использованием машинного зрения может значительно повысить производительность и автоматизацию производства. Кроме того, машинное зрение легко интегрируется с информационными системами, что является базовой технологией компьютерного интегрированного производства.
Быстрое развитие китайской промышленности роботов стало одним из лучших в мире. Потребность в модернизации производства для перехода к умному производству, огромный масштаб рынка промышленности, продвижение стратегии «Сделано в Китае 2025» и размещение многих отраслей создали «благоприятное время, благоприятное место и согласованных людей» для развития промышленных роботов. Все крупные производственные компании конкурируют за создание умных заводов. Можно сказать, что развитие робототехнической промышленности имеет сильный ритм, и масштаб спроса всей производственной отрасли не позволяет этому остаться незамеченным. Развитие промышленности роботов предоставит множество возможностей для применения машинного зрения.
RU