Ang machine vision system ay isang teknikal na sistema na gumagamit ng mga makina upang palitan ang mga mata ng tao upang makumpleto ang pagsukat, pagkilala at paghatol. Ito ay isa sa mga mahalagang sangay ng computer science. Pinagsasama ng system ang mga multidisciplinary na teknolohiya tulad ng optika, mekanika, electronics, at computer software at hardware, at nagsasangkot ng maraming larangan tulad ng pagpoproseso ng imahe, pagkilala sa pattern, artificial intelligence, pagpoproseso ng signal, at optical-mechanical integration.
Sa mabilis na pag-unlad ng mga pangunahing teknolohiya tulad ng pagpoproseso ng imahe at pagkilala sa pattern, ang lalim at lawak ng mga application ng machine vision ay patuloy na lumawak.
Sa mga nakalipas na taon, na hinimok ng matalinong pagmamanupaktura at industriyal na automation, ang teknolohiya ng machine vision ay umuunlad patungo sa mas mataas na katumpakan at katalinuhan. Kung ikukumpara sa tradisyunal na two-dimensional na pagpoproseso ng imahe, ang pananaliksik at aplikasyon sa larangan ng pang-industriyang pananaw ay unti-unting nagbabago sa 3D visual na teknolohiya ng inspeksyon, at inilapat sa isang malaking sukat sa mga sitwasyon tulad ng weld inspection, pag-uuri ng mga bahagi, at pagsukat ng metal sheet.
Masasabing ang machine vision inspection ay lumilipat mula sa 'two-dimensional recognition' patungo sa 'three-dimensional perception'.
Mula sa pananaw ng komposisyon ng system, ang isang kumpletong sistema ng pangitain ng makina ay karaniwang may kasamang sistema ng pag-iilaw, pang-industriya na lente, sistema ng camera at sistema ng pagproseso ng imahe. Sa mga praktikal na aplikasyon, kailangang komprehensibong isaalang-alang ang mga pangunahing salik tulad ng bilis ng pagpapatakbo ng system at kahusayan sa pagpoproseso ng imahe, uri ng camera (kulay o itim at puti), kung ang target ng inspeksyon ay pagsukat ng sukat o pagkakakilanlan ng depekto, kinakailangang hanay ng view, resolusyon, at kaibahan ng imaging ayon sa mga partikular na pangangailangan sa inspeksyon, upang makabuo ng matatag at mahusay na solusyon sa visual na inspeksyon.
visual systemAng istraktura ng
Disenyo ng sistema ng hardware
Ang bahagi ng hardware ng machine vision system ay pangunahing binubuo ng mga pang-industriyang lente, pang-industriya na camera, mga image capture card, input/output unit at control device.
Ang pangkalahatang pagganap ng sistema ng paningin ay hindi lamang nakadepende sa kalidad ng mga pixel ng camera at mismong hardware, ngunit higit sa lahat, ang makatwirang pagtutugma at pagtutulungang gawain sa pagitan ng iba't ibang mga module ng hardware. Halimbawa, ang pagtutugma ng lens at resolution ng camera, at ang compatibility ng capture card at data interface ay direktang makakaapekto sa kalidad ng system imaging at katatagan ng pagpapatakbo.
Samakatuwid, ang isang high-performance vision system ay hindi mapaghihiwalay mula sa komprehensibong pagsasaalang-alang sa pagpili ng hardware, istraktura ng system, at mga sitwasyon ng aplikasyon.
Disenyo ng sistema ng software
Ang disenyo ng software ng visual system ay isa sa mga pangunahing link sa buong system at may mataas na teknikal na kumplikado. Sa panahon ng proseso ng pag-develop ng software, hindi lamang natin kailangang bigyang-pansin ang pag-optimize ng istraktura ng programa at kahusayan sa pagpapatakbo, ngunit tumuon din sa katumpakan, pagiging realizability at matatag na pagganap ng algorithm sa mga aktwal na sitwasyon.
Pagkatapos makumpleto ang software system, ang katatagan nito ay dapat na ganap na masuri at patuloy na ma-optimize upang matiyak na ang system ay maaaring mapanatili ang matatag at maaasahang pagganap ng pagtuklas sa mga kumplikadong panlabas na kapaligiran tulad ng mga pagbabago sa pag-iilaw, pagkagambala sa background, at mga pagkakaiba sa target.
Sa mga application ng robot vision, ang system ay karaniwang binubuo ng dalawang bahagi: isang image acquisition module at isang vision processing module.
Kabilang sa mga ito, ang image acquisition module ay may kasamang lighting system, visual sensor, analog-to-digital converter (A/D), frame memory, atbp., at ginagamit upang mangolekta ng two-dimensional na impormasyon ng imahe sa kapaligiran.
Kinukuha ng robot vision system ang data ng imahe sa pamamagitan ng visual sensor, at pagkatapos ay sinusuri, kinikilala at nauunawaan ito ng vision processor, at ginagawang executable control instructions ang mga resulta ng pagpoproseso, nang sa gayon ay tumpak na matukoy ng robot ang target na bagay at matukoy ang spatial na posisyon nito, sa gayo'y nakumpleto ang mga gawain tulad ng pagpoposisyon, grabbing, at pagpupulong.
High-precision non-contact measurement solution
Gumagana ang spectral confocal sensor batay sa prinsipyo ng white light dispersion, na tumututok sa monochromatic light ng iba't ibang wavelength sa iba't ibang posisyon ng focus sa pamamagitan ng isang espesyal na optical system. Maaaring tumpak na kalkulahin ng system ang distansya sa pagitan ng bagay at ng sensor batay sa impormasyon ng wavelength ng liwanag na makikita mula sa ibabaw ng sinusukat na bagay.
Ang paraan ng pagsukat na ito ay hindi apektado ng intensity ng sinasalamin na liwanag, ay angkop para sa halos lahat ng mga materyales, at maaaring makamit ang mataas na katumpakan, mataas na katatagan na pagsukat na hindi nakikipag-ugnay. Maaaring makuha ng isang solong pag-scan ang kumpleto o bahagyang 3D na topograpiya ng ibabaw ng sinusukat na bagay, na may mga makabuluhang pakinabang tulad ng mataas na katumpakan, mabilis na bilis, at malakas na katatagan.
Kung ikukumpara sa mga tradisyunal na pamamaraan ng pag-detect ng laser, ang spectral confocal na teknolohiya ay mahusay na gumaganap sa pagtuklas ng mga transparent na bagay, mataas na reflective na salamin, at malakas na light-absorbing na materyales. Ito ay malawakang ginagamit sa mga online na sitwasyon sa pag-detect sa mga industriya gaya ng 3C electronics, semiconductors, lithium battery new energy, at precision hardware.
Industrial grade 3D na solusyon sa pagsukat
Ang laser triangulation ay isang mature na three-dimensional na paraan ng pagsukat na malawakang ginagamit sa mga industriya tulad ng kahoy, goma, gulong, mga piyesa ng sasakyan, metal, at cast iron. Ito ay angkop din para sa malakihang mga senaryo ng inspeksyon tulad ng mga ibabaw ng kalsada.
Ang teknolohiyang ito ay bumubuo ng 3D point cloud data sa pamamagitan ng pag-project ng structured laser light sa ibabaw ng isang bagay, at kinokolekta ng camera ang laser line profile at kinakalkula ang impormasyon sa taas. Sa mga praktikal na aplikasyon, ang sinusukat na bagay ay kadalasang gumagalaw sa ilalim ng sensor, at maraming mga contour section ang patuloy na kinokolekta at pinagdugtong-dugtong upang tuluyang makabuo ng kumpletong three-dimensional na imahe.
Ang anggulo ng pag-install sa pagitan ng laser at ng camera ay may mahalagang epekto sa katumpakan ng pagsukat at katatagan ng system. Ang pagtaas ng anggulo ay nakakatulong na mapabuti ang resolution ng taas, habang ang pagpapababa ng anggulo ay nakakatulong na mapabuti ang pangkalahatang katatagan. Kasama ng mga mature na algorithm ng software, ang teknolohiyang ito ay nakamit ang mahusay at maaasahang pagpoproseso at pagsusuri ng 3D data.
3D stereo vision camera solusyon
Ang 3D stereo vision camera ay batay sa prinsipyo ng binocular vision na katulad ng sa mata ng tao. Nakakakuha ito ng mga imahe mula sa iba't ibang anggulo sa pagtingin sa pamamagitan ng dalawang camera at gumagamit ng paralaks na impormasyon upang kalkulahin ang lalim ng data ng bagay.
Sa aktwal na mga pang-industriya na aplikasyon, ang random na texture projection ay karaniwang pinagsama upang mapahusay ang katangiang impormasyon ng ibabaw ng sinusukat na bagay, sa gayon ay nagpapabuti sa katumpakan ng pagtutugma ng imahe. Ang teknolohiyang ito ay malawakang ginagamit sa mga sitwasyon tulad ng robot guidance, assembly positioning at system debugging, at nagpakita ng mahusay na adaptability sa dynamic detection at flexible production environment.
Mabilis na spatial positioning
Kinakalkula ng mga ToF camera ang target na distansya sa pamamagitan ng paglabas ng mga pulso ng infrared na ilaw at pagsukat sa oras na aabutin para bumalik ang nasasalamin na liwanag sa sensor, katulad ng radar ranging.
Ang maagang teknolohiya ng ToF ay limitado sa pamamagitan ng paglutas at katumpakan ng pagsukat, na nagpapahirap sa pagtugon sa mga kinakailangan sa pagtuklas sa antas ng industriya. Sa pag-unlad ng teknolohiya, lumitaw ang mga megapixel ToF camera, na unti-unting isinusulong sa mga application tulad ng 3D object detection, robot loading at unloading, at pallet loading at unloading.
Dapat tandaan na ang teknolohiya ng ToF ay mas angkop para sa pagkilala sa target at spatial na pagpoposisyon, at hindi angkop para sa mga senaryo ng pagsukat na may mataas na katumpakan.
Ang papel ng software sa 3D vision
umiral Sa isang 3D machine vision system , ang image processing at analysis software ay katumbas ng 'utak' ng system.
Ang tradisyunal na visual na inspeksyon ay lubos na umaasa sa pagprograma ng panuntunan at kinukumpleto ang mga gawain sa inspeksyon sa pamamagitan ng paghahambing ng tampok at paghatol sa threshold. Habang patuloy na tumataas ang pagiging kumplikado ng mga sitwasyon ng aplikasyon, unti-unting nagiging mga pangunahing solusyon ang malalim na pag-aaral at mga artificial neural network (ANN).
Ang mga artipisyal na neural network ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga magkakaugnay na 'neuron', at ang kanilang mga bigat ng koneksyon ay maaaring patuloy na iakma ayon sa data ng pagsasanay, at sa gayon ay nakakamit ang autonomous na pag-aaral at feature extraction. Sa ilalim ng malalim na balangkas ng pag-aaral, hindi kailangang manu-manong tukuyin ng system ang mga kumplikadong feature ng larawan. Kailangan lang nitong mag-input ng orihinal na data ng imahe upang awtomatikong makumpleto ang pagkuha, pag-uuri at paghatol ng tampok, na nagpapakita ng mas malakas na kakayahang umangkop at katatagan sa mga kumplikadong kapaligirang pang-industriya.
Sa patuloy na maturity ng 3D imaging technology, point cloud processing algorithms at artificial intelligence, ang machine vision inspection ay umuunlad tungo sa mas mataas na precision, mas malakas na intelligence at mas malawak na application scenario.
Ang kumbinasyon ng Zhixiang Vision ng 3D machine vision at malalim na pag-aaral ay patuloy na magpapalawak ng mga hangganan ng industriyal na inspeksyon at magbibigay ng mas maaasahang teknikal na suporta para sa matalinong pagmamanupaktura at pag-upgrade ng automation. Ang industriya ng machine vision ay puno ng mga inaasahan para sa hinaharap, maghintay tayo at tingnan.
