เรียนรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีการตรวจสอบด้วยวิชันซิสเต็มและการใช้งานทางอุตสาหกรรมได้ในบทความเดียว

ระบบวิชันซิสเต็ม เป็นระบบทางเทคนิคที่ใช้เครื่องจักรมาแทนที่ดวงตาของมนุษย์เพื่อทำการวัด ระบุตัวตน และตัดสินให้เสร็จสมบูรณ์ เป็นสาขาสำคัญของวิทยาการคอมพิวเตอร์ ระบบผสมผสานเทคโนโลยีหลากหลายสาขาวิชา เช่น ออพติก กลศาสตร์ อิเล็กทรอนิกส์ ซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ และเกี่ยวข้องกับหลายสาขา เช่น การประมวลผลภาพ การจดจำรูปแบบ ปัญญาประดิษฐ์ การประมวลผลสัญญาณ และการบูรณาการเชิงแสงและกลไก
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีหลัก เช่น การประมวลผลภาพและการจดจำรูปแบบ แอปพลิเคชันวิชันซิสเต็มเชิงลึกและกว้างก็ยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีแมชชีนวิชันได้พัฒนาไปสู่ความแม่นยำและความชาญฉลาดที่สูงขึ้น ซึ่งขับเคลื่อนโดยการผลิตอัจฉริยะและระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม เมื่อเปรียบเทียบกับการประมวลผลภาพสองมิติแบบดั้งเดิม การวิจัยและการประยุกต์ใช้ในด้านการมองเห็นทางอุตสาหกรรมจะค่อยๆ เปลี่ยนไปเป็นเทคโนโลยีการตรวจสอบด้วยภาพ 3 มิติ และถูกนำไปใช้ในสถานการณ์ขนาดใหญ่ เช่น การตรวจสอบรอยเชื่อม การคัดแยกชิ้นส่วน และการวัดแผ่นโลหะ
อาจกล่าวได้ว่าการตรวจสอบด้วยวิชันซิสเต็มกำลังเปลี่ยนจาก 'การจดจำสองมิติ' ไปสู่ ​​'การรับรู้สามมิติ'

จากมุมมองขององค์ประกอบของระบบ ระบบวิชันซิสเต็มของเครื่องจักรมักจะประกอบด้วยระบบไฟส่องสว่าง เลนส์อุตสาหกรรม ระบบกล้อง และระบบประมวลผลภาพ ในการใช้งานจริง จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยสำคัญอย่างครอบคลุม เช่น ความเร็วการทำงานของระบบและประสิทธิภาพการประมวลผลภาพ ประเภทของกล้อง (สีหรือขาวดำ) ไม่ว่าเป้าหมายการตรวจสอบจะเป็นการวัดขนาดหรือการระบุข้อบกพร่อง ช่วงการมองเห็นที่ต้องการ ความละเอียด และคอนทราสต์ของภาพตามความต้องการในการตรวจสอบเฉพาะ เพื่อสร้างโซลูชันการตรวจสอบด้วยภาพที่มั่นคงและมีประสิทธิภาพ

ระบบการมองเห็นโครงสร้างของ

การออกแบบระบบฮาร์ดแวร์

ส่วนฮาร์ดแวร์ของระบบวิชันซิสเต็มวิชันประกอบด้วยเลนส์อุตสาหกรรม กล้องอุตสาหกรรม การ์ดจับภาพ หน่วยอินพุต/เอาต์พุต และอุปกรณ์ควบคุม
ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบวิชันซิสเต็มไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับคุณภาพของพิกเซลของกล้องและฮาร์ดแวร์เท่านั้น แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือ การจับคู่ที่สมเหตุสมผลและการทำงานร่วมกันระหว่างโมดูลฮาร์ดแวร์ต่างๆ ตัวอย่างเช่น การจับคู่ความละเอียดของเลนส์และกล้อง และความเข้ากันได้ของการ์ดจับภาพและอินเทอร์เฟซข้อมูลจะส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของภาพของระบบและความเสถียรในการปฏิบัติงาน

ดังนั้น วิชันซิสเต็มประสิทธิภาพสูงจึงแยกออกจากการพิจารณาการเลือกฮาร์ดแวร์ โครงสร้างระบบ และสถานการณ์การใช้งานอย่างครอบคลุมไม่ได้

การออกแบบระบบซอฟต์แวร์

การออกแบบซอฟต์แวร์ของระบบภาพเป็นหนึ่งในการเชื่อมโยงหลักในระบบทั้งหมด และมีความซับซ้อนทางเทคนิคสูง ในระหว่างกระบวนการพัฒนาซอฟต์แวร์ เราไม่เพียงแต่ต้องใส่ใจกับการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างโปรแกรมและประสิทธิภาพการดำเนินงาน แต่ยังมุ่งเน้นไปที่ความแม่นยำ ความสามารถในการเข้าใจได้ และประสิทธิภาพที่เสถียรของอัลกอริทึมในสถานการณ์จริง

หลังจากที่ระบบซอฟต์แวร์เสร็จสมบูรณ์ ความทนทานของระบบจะต้องได้รับการทดสอบอย่างเต็มที่และปรับให้เหมาะสมอย่างต่อเนื่องเพื่อให้แน่ใจว่าระบบสามารถรักษาประสิทธิภาพการตรวจจับที่เสถียรและเชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมภายนอกที่ซับซ้อน เช่น การเปลี่ยนแปลงของแสง การรบกวนในพื้นหลัง และความแตกต่างของเป้าหมาย

ในการใช้งานการมองเห็นของหุ่นยนต์ ระบบมักจะประกอบด้วยสองส่วน: โมดูลการรับภาพและโมดูลการประมวลผลการมองเห็น
โมดูลการรับภาพประกอบด้วยระบบไฟส่องสว่าง เซ็นเซอร์ภาพ ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล (A/D) หน่วยความจำเฟรม ฯลฯ และใช้ในการรวบรวมข้อมูลภาพสองมิติในสภาพแวดล้อม

ระบบวิชันซิสเต็มของหุ่นยนต์รับข้อมูลภาพผ่านเซ็นเซอร์ภาพ จากนั้นวิเคราะห์ ระบุ และทำความเข้าใจด้วยตัวประมวลผลวิชัน และแปลงผลการประมวลผลเป็นคำสั่งควบคุมที่ปฏิบัติการได้ เพื่อให้หุ่นยนต์สามารถระบุวัตถุเป้าหมายได้อย่างแม่นยำและกำหนดตำแหน่งเชิงพื้นที่ ซึ่งจะทำให้งานต่างๆ เสร็จสิ้น เช่น การวางตำแหน่ง การจับ และการประกอบ

โซลูชันการวัดแบบไม่สัมผัสที่มีความแม่นยำสูง

เซ็นเซอร์คอนโฟคอลสเปกตรัมทำงานตามหลักการกระจายแสงสีขาว โดยโฟกัสแสงสีเดียวที่มีความยาวคลื่นต่างกันที่ตำแหน่งโฟกัสต่างกันผ่านระบบออพติคอลพิเศษ ระบบสามารถคำนวณระยะห่างระหว่างวัตถุและเซ็นเซอร์ได้อย่างแม่นยำ โดยอิงตามข้อมูลความยาวคลื่นของแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวของวัตถุที่วัด

วิธีการวัดนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากความเข้มของแสงสะท้อน เหมาะสำหรับวัสดุเกือบทั้งหมด และสามารถให้การวัดแบบไม่สัมผัสที่มีความแม่นยำสูงและมีความเสถียรสูง การสแกนครั้งเดียวสามารถรับภูมิประเทศ 3 มิติทั้งหมดหรือบางส่วนของพื้นผิวของวัตถุที่วัดได้ ซึ่งมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ เช่น ความแม่นยำสูง ความเร็วที่รวดเร็ว และความเสถียรที่แข็งแกร่ง

เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการตรวจจับด้วยเลเซอร์แบบดั้งเดิม เทคโนโลยีคอนโฟคอลสเปกตรัมทำงานได้ดีเป็นพิเศษในการตรวจจับวัตถุโปร่งใส กระจกสะท้อนแสงสูง และวัสดุดูดซับแสงที่แข็งแกร่ง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานการณ์การตรวจจับออนไลน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อิเล็กทรอนิกส์ 3C เซมิคอนดักเตอร์ พลังงานใหม่ของแบตเตอรี่ลิเธียม และฮาร์ดแวร์ที่มีความแม่นยำ

โซลูชันการวัด 3 มิติระดับอุตสาหกรรม

สามเหลี่ยมด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการวัดสามมิติที่สมบูรณ์ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ไม้ ยาง ยางรถยนต์ ชิ้นส่วนรถยนต์ โลหะ และเหล็กหล่อ นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับสถานการณ์การตรวจสอบขนาดใหญ่ เช่น พื้นผิวถนน

เทคโนโลยีนี้สร้างข้อมูลคลาวด์พอยต์ 3 มิติโดยการฉายแสงเลเซอร์ที่มีโครงสร้างลงบนพื้นผิวของวัตถุ จากนั้นกล้องจะรวบรวมโปรไฟล์เส้นเลเซอร์และคำนวณข้อมูลความสูง ในการใช้งานจริง วัตถุที่วัดมักจะเคลื่อนที่ไปใต้เซนเซอร์ และส่วนรูปร่างหลายส่วนจะถูกรวบรวมและต่อเข้าด้วยกันอย่างต่อเนื่องจนได้ภาพสามมิติที่สมบูรณ์ในที่สุด

มุมการติดตั้งระหว่างเลเซอร์และกล้องมีผลกระทบสำคัญต่อความแม่นยำในการวัดและความเสถียรของระบบ การเพิ่มมุมจะช่วยปรับปรุงความละเอียดของความสูง ในขณะที่การลดมุมจะช่วยปรับปรุงเสถียรภาพโดยรวม เมื่อรวมกับอัลกอริธึมซอฟต์แวร์ที่สมบูรณ์ เทคโนโลยีนี้จึงสามารถบรรลุการประมวลผลและการวิเคราะห์ข้อมูล 3 มิติที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้

โซลูชันกล้องมองภาพสเตอริโอ 3 มิติ

กล้องมองภาพสเตอริโอ 3 มิติใช้หลักการมองแบบสองตาคล้ายกับสายตามนุษย์ โดยรับภาพจากมุมมองที่แตกต่างกันผ่านกล้องสองตัว และใช้ข้อมูลพารัลแลกซ์เพื่อคำนวณข้อมูลเชิงลึกของวัตถุ

ในการใช้งานจริงทางอุตสาหกรรม โดยปกติแล้วการฉายภาพพื้นผิวแบบสุ่มจะถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อปรับปรุงข้อมูลคุณลักษณะของพื้นผิวของวัตถุที่วัด ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความแม่นยำในการจับคู่ภาพ เทคโนโลยีนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานการณ์ต่างๆ เช่น การนำทางหุ่นยนต์ การวางตำแหน่งการประกอบ และการดีบักระบบ และได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับตัวที่ดีในสภาพแวดล้อมการตรวจจับแบบไดนามิกและสภาพแวดล้อมการผลิตที่ยืดหยุ่น

การวางตำแหน่งเชิงพื้นที่อย่างรวดเร็ว

กล้อง ToF คำนวณระยะทางเป้าหมายโดยปล่อยพัลส์ของแสงอินฟราเรดและวัดเวลาที่แสงสะท้อนกลับคืนสู่เซ็นเซอร์ คล้ายกับการกำหนดระยะเรดาร์

เทคโนโลยี ToF ในยุคแรกๆ ถูกจำกัดด้วยความละเอียดและความแม่นยำในการวัด ทำให้ยากต่อการปฏิบัติตามข้อกำหนดการตรวจจับในระดับอุตสาหกรรม ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยี กล้องเมกะพิกเซล ToF ก็ได้ถือกำเนิดขึ้นมา ซึ่งกำลังค่อยๆ ได้รับการส่งเสริมในการใช้งานต่างๆ เช่น การตรวจจับวัตถุ 3 มิติ การขนถ่ายหุ่นยนต์ และการขนถ่ายพาเลท

ควรสังเกตว่าเทคโนโลยี ToF เหมาะสำหรับการจดจำเป้าหมายและการวางตำแหน่งเชิงพื้นที่มากกว่า และไม่เหมาะสำหรับสถานการณ์การวัดขนาดที่มีความแม่นยำสูง

บทบาทของซอฟต์แวร์ในการมองเห็น 3 มิติ

มีอยู่ ใน ระบบวิชันซิสเต็ม 3 มิติ ซอฟต์แวร์ประมวลผลและวิเคราะห์ภาพเทียบเท่ากับ 'สมอง' ของระบบ
การตรวจสอบด้วยภาพแบบดั้งเดิมอาศัยการตั้งโปรแกรมกฎอย่างมาก และทำงานการตรวจสอบให้เสร็จสิ้นผ่านการเปรียบเทียบคุณสมบัติและการพิจารณาเกณฑ์ เนื่องจากความซับซ้อนของสถานการณ์การใช้งานยังคงเพิ่มขึ้น การเรียนรู้เชิงลึกและโครงข่ายประสาทเทียม (ANN) จึงค่อยๆ กลายเป็นโซลูชันกระแสหลัก

โครงข่ายประสาทเทียมประกอบด้วย 'เซลล์ประสาท' ที่เชื่อมต่อถึงกันจำนวนมาก และน้ำหนักการเชื่อมต่อของโครงข่ายดังกล่าวสามารถปรับได้อย่างต่อเนื่องตามข้อมูลการฝึก ดังนั้นจึงบรรลุการเรียนรู้แบบอัตโนมัติและการดึงคุณลักษณะออกมา ภายใต้กรอบการเรียนรู้เชิงลึก ระบบไม่จำเป็นต้องกำหนดคุณสมบัติรูปภาพที่ซับซ้อนด้วยตนเอง เพียงแต่ต้องป้อนข้อมูลรูปภาพต้นฉบับเพื่อแยกคุณสมบัติ การจัดหมวดหมู่ และการพิจารณาให้เสร็จสมบูรณ์โดยอัตโนมัติ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับตัวที่แข็งแกร่งและความทนทานในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่ซับซ้อน

ด้วยเทคโนโลยีการถ่ายภาพ 3 มิติ อัลกอริธึมการประมวลผลแบบพอยต์คลาวด์ และปัญญาประดิษฐ์ที่เติบโตอย่างต่อเนื่อง การตรวจสอบวิชันซิสเต็มกำลังพัฒนาไปสู่ความแม่นยำที่สูงขึ้น ความฉลาดที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น และสถานการณ์การใช้งานที่กว้างขึ้น
การผสมผสานระหว่างแมชชีนวิชัน 3 มิติและการเรียนรู้เชิงลึกของ Zhixiang Vision จะยังคงขยายขอบเขตของการตรวจสอบทางอุตสาหกรรม และให้การสนับสนุนทางเทคนิคที่เชื่อถือได้มากขึ้นสำหรับการอัพเกรดการผลิตอัจฉริยะและระบบอัตโนมัติ อุตสาหกรรมแมชชีนวิชันเต็มไปด้วยความคาดหวังสำหรับอนาคต ให้เรารอดูกันต่อไป