دپارتمان تخصصی بینایی ماشین رهیافتی جدید در فناوری دید خودکار

به دپارتمان بینایی ماشین شرکت سورین فربد خوش آمدید.

در این دپارتمان، کارشناسان ما سعی خواهند کرد تا ابتدا اطلاعات به روز و مناسبی را جهت علاقه‌مندان این حوزه فراهم آورده و سپس توجه صنعتگران حوزه های مختلف صنعت را به کاربردها و تاثیر آن بر روی پارامترهای بهره‌وری از جمله منابع انسانی گرفته تا مواد و متریال را جلب نماید. با نگاهی به صنایع پیشرو در جهان متوجه خواهیم شد که استفاده از فناوری بینایی ماشین در حوزه های مختلف صنعت افزایش چشمگیری پیدا کرده است و ما بر این باوریم که می‌توانیم با جهت‌دهی مناسب،  نیازهای اساسی صنعت که مرتبط با این مفاهیم می باشد را برطرف نماییم تا گذشته از فراهم آوردن تجهیزات با فناوری و کارایی بالا، وابستگی و گاه عدم امکان دسترسی به دستگاه های خارجی را کاهش دهیم. امروز باید به جوانان کشورمان افتخار کنیم که در حوزه‌های علمی با فناوری بالا به موفقیت‌های چشمگیری دست پیدا کرده اند و باید از توان علمی این سرمایه های ملی  در جهت بهبود شرایط تولید و رقابت پذیری محصولات ایرانی قدم های ارزشمندی را برداریم .

سیستم های بینایی ماشین در یک نگاه

سیستم‌های مبتنی بر بینایی ماشین، از اجزای یکپارچه ایی تشکیل شده‌اند تا بتوانند با استخراج داده های مفید از تصاویر دیجیتال، به فرآیند هایی مانند هدایت ماشین آلات دیگر به صورت اتوماتیک و یا برخی از فرآیندهای تولید مانند تست و کنترل کیفی محصولات کمک نمایند. این سیستم ها کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف دارند و می‌توانند برای اتوماتیک سازی هر کار تکراری و پیش پا افتاده‌ای که برای بازرس انسانی یا اپراتور خسته‌کننده است استفاده شوند. استفاده از سیستم‌های بینایی ماشین امکان بازرسی ۱۰۰ درصد محصولات یا قطعات را در یک فرآیند یکنواخت فراهم می‌کند ، در نتیجه باعث بهبود عملکرد ، کاهش نرخ ضایعات،  افزایش کیفیت، هزینه‌های کمتر و سازگاری بیشتر در نتایج فرآیند می‌شوند.

سیستم های بینایی ماشین چگونه کار می کنند

برای درک چگونگی عملکرد یک سیستم بینایی ماشین می توان به عنوان مثال فرآیند بازرسی یک محصول را در نظر گرفت. ابتدا سنسور وجود یک محصول را در مسیر حرکت تولیدات تشخیص می دهد. در این مسیر اگر محصولی از کنار سنسور عبور کند، سنسور، حضور آن محصول را در ابتدای خط بازرسی شناسایی کرده و ابتدا دوربین را برای گرفتن تصویر و سپس لایتینگ را برای افزایش کنتراست و برجسته شدن ویژگی های اصلی محصول تحریک می کند. در نتیجه این فرآیند ، تصویر دیجیتال به دست آمده و توسط یکی از اینترفیس های استاندارد مانند USB3 از سمت دوربین به حافظه کامپیوتر جهت پردازش های نرم افزاری ارسال می گردد. پس از پردازش تصویر و استخراج اطلاعات مفید، با توجه به معیارهای از قبل تعریف شده، نرم افزار اقدام به تایید محصول و یا برچسب گذاری آن به عنوان محصول معیوب می نماید. در پایان این نتایج به سیستم کنترل ارسال شده تا واکنش مناسب نسبت به نتایج به دست آمده در طول خط تولید و بر روی محصول مورد نظر اعمال گردد.

کامپوننت های بینایی ماشین

سیستم های بینایی ماشین که به آنها سیستم‌های دید خودکار یا سیستم‌های بازرسی مبتنی بر بینایی نیز گفته می شود از اجزای مختلفی تشکیل شده است که در اکثر سیستم ها مشترک هستند و هر یک از این اجزا هنگام کار با یکدیگر نقش متمایزی را در سیستم بینایی ماشین برعهده دارند. این اجزا به طور معمول از پنج عنصر اصلی به شرح زیر تشکیل شده است :

  • سیستم نورپردازی
  • سیستم اپتیکال یا لنز
  • سنسور تصویر
  • سیستم پردازش تصویر
  • سیستم ارتباطی

سیستم نورپردازی

انتخاب لایتینگ مناسب برای استفاده در یک سیستم بینایی ماشین بر این اساس استوار است که همیشه باید کنتراست قسمت‌هایی از قطعه که می خواهیم اندازه‌گیری و بازرسی کنیم را ماکزیمم حالت ممکن کرده و بقیه قسمت‌های قطعه کمترین کنتراست ممکن را داشته باشد. در واقع فقط قسمت‌هایی از قطعه در تصویر برجسته می‌شود که قرار است یکی از فرآیندهای پردازش تصویر بر روی آن اعمال گردد. برای رسیدن به این هدف مواردی مانند شدت نور، تکنیک نورپردازی یا استایل آن و محل قرار گیری آن نسبت به قطعه و دوربین از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در نورپردازی معمولاً از لایت های LED و همچنین لایت هایی با قابلیت Strobe جهت عکسبرداری در سرعت های بالا استفاده می گردد.

سیستم اپتیک و لنز

لنز یکی از کامپوننت های مهم در سیستم بینایی ماشین بوده که در ترکیب با دوربین، تاثیر بسیاری در پارامترهایی مانند فاصله دوربین از قطعه، میدان دید دوربین و عمق دید در تصویر دارد. به کمک لنزهای توسعه یافته خاص می توان تصاویری را خلق کرد که در شرایط عادی رسیدن به این تصاویر غیر ممکن می باشد. در لنز ها جزئیات بسیاری وجود دارد که تنها متخصصان این حوزه می توانند مناسب ترین لنز را برای یک پروژه خاص انتخاب کنند. تفاوت قیمت در لنزهای مختلف آنقدر زیاد است که در مقایسه یک لنز ارزان قیمت و یک لنز گران قیمت، معمولاً باید ببینیم که چه چیزی را قرار است از دست بدهیم و چه چیزی را به دست آوریم. به طور خاص در پروژه هایی که هدف، بازرسی جزئیات بسیار ریز در سطح یک قطعه است، انتخاب لنز مناسب در موفقیت پروژه بسیار تعیین کننده می باشد.

سنسور تصویر

سنسورهای تصویر مورد استفاده در سیستم های بینایی ماشین، فوتون های نوری که از طریق لنز برروی آنها تابیده می شود را جمع آوری کرده و به سیگنال های دیجیتالی تبدیل می کنند و در نتیجه آن، تصاویر دیجیتال شکل می گیرند. دو نوع رایج از سنسورهای CCD گرفته تا CMOS به کمک مجموعه ای از پیکسل ها، حضور نور در مناطق مختلف از میدان دید دوربین را نمایش می دهند. در واقع در نقاطی نور از شدت کمتر و در نقاط دیگر از شدت بیشتری برخوردار است. مفاهیمی مانند اشباع نور در تصویر و یا محدوده داینامیک، همچنین وجود انواع نویز در تصویر و یا کنترل کیفیت تصویر در شرایط کم نوری، همگی ارتباط مستقیمی با نوع سنسور تصویر مورد استفاده در پروژه دارد. انتخاب سنسور درست، به ایجاد تصاویری مناسب کمک کرده و با تسلط بر دانش آن می‌توان انتخاب درستی میان قیمت و کیفیت داشت. کامپوننت های ویژن می‌توانند به صورت اجزای مستقل بوده که در کنار یکدیگر جمع شده باشند و یا ممکن است در یک واحد مانند SmartCamera که عملکرد عناصر جداگانه را در یک بسته واحد ترکیب می‌کند با هم ادغام شده باشند.

سیستم پردازش تصویر

این سیستم در واقع یک نرم افزار تجاری و یا سورس باز می باشد که به کمک ابزارها و توابعی که ارائه می دهد می توان الگوریتم کاملاً شخصی و منحصر به فردی را با کمی خلاقیت پیاده سازی نمود تا با استخراج داده از تصاویر دیجیتال، از آن جهت ارزیابی قسمتی خاص از تصویر استفاده نمود. این ارزیابی‌ها شرایط از پیش برنامه‌ریزی شده هستند که معیارهای پذیرش و رد بخشی را که مشاهده می شود، تعریف می کند. به طور کلی فرآیند های انجام شده در این بخش را می‌توان به صورت زیر خلاصه کرد:

  • گرفتن تصویر دیجیتال از سنسور تصویر.
  • انجام پیش پردازش های اولیه که برای اندازه گیری های مطلوب مورد نیاز می باشد.
  • آنالیز تصویر برای شناسایی موقعیتی خاص از قطعه که نیاز به اندازه گیری و بازرسی دارد.
  • انجام اندازه گیری و یا بازرسی مورد نظر و سپس مقایسه آن با مقادیر از قبل تعریف شده برای قطعات استاندارد.
  • ایجاد نتیجه معمولاً به عنوان تایید و یا رد شدن قطعه در تست موردنظر.

آنچه در اهمیت سیستم پردازش تصویر باید بیان کرد، فاکتورهایی مانند سرعت و دقت می باشد که در صنعت نقش تعیین کننده در استقبال از یک ماشین پردازشی دارد. اقبال پذیرش این دستگاه ها توسط کارخانه ها زمانی افزایش پیدا می‌کند که این دستگاه‌ها بتوانند عملکرد ای با دقت و سرعت بالا داشته باشند، تا توجیه اقتصادی استفاده از آن‌ها به میزانی قابل توجه افزایش پیدا نماید.

سیستم های بینایی ماشین چه وظایفی را برای شما انجام می دهند

سیستم های بینایی ماشین با ابزارهای فراوانی که ارائه می‌دهند، وظایف مختلفی را در صنعت به انجام می‌رسانند. در انجام این وظایف، سرعت و دقت فاکتورهای کلیدی جهت کاربرد این سیستم ها محسوب شده و در اتوماتیک سازی فرآیندهای کیفی و بازرسی هم نقش تعیین‌کننده‌ای دارند. همچنین با به کارگیری این ابزارها می‌توان آمار مختلف تولید را به روشی مطمئن و در فرآیندی یکنواخت، مستند سازی نمود. وظایف مختلفی که سیستم های بینایی ماشین درصنعت به انجام می‌رسانند را می‌توان در گروه های پایه زیر دسته بندی نمود:

Measurement

از توابع اندازه گیری برای ابعاد برداری قسمتی از تصویر و تبدیل مقدار اندازه گیری شده به مقادیر استاندارد مانند میلیمتر استفاده می گردد. در این روش مقادیر بدست آمده با مقادیر از قبل تعریف شده مقایسه شده و تلرانس های قابل قبول برای تایید ابعاد یک قسمت بررسی می گردد. ابعاد برداری تماسی که معمولا به کمک کولیس انجام می پذیرد در قطعات دارای انعطاف، از دقت کافی برخوردار نمی باشد. سیستم های بینایی ماشین به عنوان روشی غیر تماسی از دقت بالایی در ابعاد برداری برخوردار هستند.

Counting

از توابع شمارش جهت بررسی تعداد قطعات یا تعداد اجزای موجود در یک محصول تولیدی استفاده می گردد به عنوان مثال جهت بسته بندی تعدادی مشخص پیچ، در بسته های پلاستیکی، می توان از این روش استفاده کرد. در بسیاری از پروژه های بسته بندی، شمارش بر اساس وزن بسته تخمین زده می‌شود و استفاده از بینایی ماشین جایگزین مناسبی برای این روش سنتی جهت شمارش قطعات می باشد.

Decoding

از توابع رمزگشایی برای خواندن نمادهای یک بعدی و دوبعدی موسوم به بارکد استفاده می‌شود. در صنعت برای برچسب گذاری منحصر به فرد محصولات، از بارکد های مختلفی مانند کد های خطی، کد های ماتریسی و کدهای QR استفاده می گردد که به کمک بینایی ماشین می توان این کدها را بازخوانی و جهت ثبت در پایگاه داده و یا رهگیری محصولات استفاده نمود. علاوه بر بارکد خوانی، می توان کاراکترهای اعداد و یا حروف را هم شناسایی و بازخوانی نمود که این روش موسوم به OCR می باشد.

Location

از توابع مکانی جهت تعیین موقعیت و جهت قطعات در فرآیند تولید استفاده می گردد. این قابلیت در عملیات مونتاژ خودکار ارزشمند بوده و از آن می‌توان برای بررسی اینکه قطعه مورد نظر در مکان صحیح قرار گرفته، استفاده نمود تا در صورت صحیح بودن مکان قطعه، مرحله بعدی در فرآیند مونتاژ اتفاق بیفتد. یکی از کاربردهای رایج دیگر آن جهت ارسال موقعیت قطعه برای برداشتن قطعه توسط ربات می باشد.

Inspection

از توابع بازرسی جهت شناسایی عیوبی مانند ترک، خط و خش، لکه، پارگی و هرگونه پدیده غیر عادی بر روی سطوح مختلف استفاده می گردد. کاربرد هوش مصنوعی و یادگیری عمیق در این حوزه انجام پروژه های پیچیده متناسب با درک انسان را امکان‌پذیر نموده و می‌تواند عیوب سطح را به سرعت و با دقتی بالا بازرسی نماید.

3D Vision

از توابع سه بعدی بیشتر برای بدست آوردن اطلاعاتی در مورد ارتفاع قطعات استفاده می گردد. به کمک آن می‌توان قطعات انباشته شده بر روی هم را بدون سورتینگ تعیین موقعیت نمود و اطلاعات آن را جهت هدایت تجهیزات دیگر مانند ربات استفاده نمود. از این تجهیزات به صورت گسترده در پروژه‌های پالتایزینگ توسط ربات استفاده می گردد.

اگر به بینایی ماشین علاقه مند شدید، اخبار ما را در این دپارتمان دنبال نمایید