توسعه اتوماسیون صنعتی در چین به سطح بالایی از بلوغ رسیده است و اکثر مردم تا حدودی از آن درک دارند. برای تعمیق دانش خود در مورد اتوماسیون صنعتی، این مقاله دو جنبه کلیدی را بررسی می کند: 1. کاربرد ماشین بینایی در اتوماسیون صنعتی، و 2. چرا اتوماسیون صنعتی از سیستم های بینایی ماشین استفاده می کند. اگر مطالب آینده را جذاب می‌دانید، به خواندن ادامه دهید.
I. کاربردهای بینایی ماشین در اتوماسیون صنعتی
بینایی ماشین مدت‌هاست که در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی ادغام شده است تا با جایگزینی بازرسی دستی سنتی، کیفیت و خروجی تولید را افزایش دهد. از عملیات انتخاب-و-مکان و ردیابی اشیا گرفته تا اندازه‌شناسی و تشخیص عیب، استفاده از داده‌های بصری عملکرد کلی سیستم را با ارائه بازخورد عبور/خرابی مستقیم یا فعال کردن حلقه‌های کنترل حلقه بسته بهبود می‌بخشد.
استفاده از بینایی بسیار فراتر از اتوماسیون صنعتی است. ما همچنین شاهد استفاده گسترده دوربین ها در زندگی روزمره هستیم، مانند رایانه ها، دستگاه های تلفن همراه و به ویژه در اتومبیل. دوربین‌ها تنها چند سال پیش وارد خودروها شدند، اما امروزه خودروها به دوربین‌های متعددی مجهز شده‌اند تا دید کامل 360 درجه از خودرو را در اختیار رانندگان قرار دهند.
با این حال، مهمترین پیشرفت تکنولوژیکی در بینایی ماشین مسلماً قدرت پردازش بوده است. با دو برابر شدن عملکرد پردازنده هر دو سال یکبار و تمرکز مداوم بر روی فناوری‌های پردازش موازی مانند پردازنده‌های-چند هسته‌ای، پردازنده‌های گرافیکی و FPGA، طراحان سیستم‌های بینایی اکنون می‌توانند الگوریتم‌های بسیار پیچیده‌ای را برای داده‌های بصری اعمال کنند و سیستم‌های هوشمندتری ایجاد کنند.
پیشرفت‌ها در فناوری پردازش فرصت‌های جدیدی را فراتر از الگوریتم‌های هوشمندتر یا قدرتمندتر باز می‌کند. بیایید موارد کاربردی را برای افزودن قابلیت‌های بینایی به ماشین‌های تولیدی بررسی کنیم. این سیستم ها به طور سنتی به عنوان شبکه هایی از زیرسیستم های هوشمند طراحی می شوند که سیستم های توزیع شده مشترک را تشکیل می دهند و طراحی مدولار را ممکن می سازند.
با این حال، با بهبود عملکرد سیستم، اتخاذ این رویکرد سخت‌افزاری{0}}ممکن است با مشکلاتی مواجه شود، زیرا این سیستم‌ها معمولاً از ترکیبی از پروتکل‌های-بحرانی و غیر{2}}زمان-برای اتصال استفاده می‌کنند. اتصال این سیستم‌های متفاوت از طریق پروتکل‌های ارتباطی مختلف می‌تواند منجر به تنگناهایی در تأخیر، قطعیت و توان عملیاتی شود.
برای مثال، اگر طراحان سعی کنند برنامه‌هایی را با استفاده از این معماری توزیع‌شده توسعه دهند و در عین حال یکپارچگی محکم بین سیستم‌های بینایی و حرکتی را حفظ کنند-آنطور که در برنامه‌های سروو بینایی لازم است-ممکن است به دلیل ظرفیت پردازش ناکافی با چالش‌های عملکردی قابل توجهی مواجه شوند. علاوه بر این، این واقعیت که هر زیرسیستم کنترلر مخصوص به خود را دارد، در واقع کارایی پردازش را کاهش می دهد.
در نهایت، این رویکرد توزیع‌شده سخت‌افزاری{0}}محور طراحان را مجبور می‌کند از ابزارهای مختلفی برای هر زیرسیستم استفاده کنند: نرم‌افزار دید تخصصی برای سیستم بینایی، نرم‌افزار ویژه حرکت-برای سیستم حرکت، و غیره. این چالش‌های خاصی را برای تیم‌های طراحی کوچک‌تر ایجاد می‌کند، جایی که یک مهندس ممکن است مسئول چندین مؤلفه باشد.
II. چرا سیستم‌های بینایی ماشین در اتوماسیون صنعتی استفاده می‌شوند؟
پنج دلیل اصلی برای استفاده از سیستم‌های بینایی ماشین در کنترل اتوماسیون صنعتی وجود دارد:
دقت- با توجه به محدودیت‌های فیزیکی چشم انسان، ماشین‌ها مزیت مشخصی در دقت دارند. حتی زمانی که انسان برای بازرسی محصول به ذره بین یا میکروسکوپ متکی است، ماشین‌ها دقیق‌تر باقی می‌مانند و به دقت یک -هزارم اینچ می‌رسند.
تکرارپذیری- ماشین‌ها می‌توانند بازرسی‌های مکرر را با استفاده از روش‌های یکسان و بدون خستگی انجام دهند. در مقابل، چشم انسان در هر بازرسی تغییرات ظریفی را نشان می دهد، حتی در هنگام بررسی محصولات یکسان.
سرعت- ماشین‌ها محصولات را سریع‌تر بازرسی می‌کنند. این امر به‌ویژه در هنگام شناسایی اجسام متحرک با سرعت بالا، مانند خطوط تولید، جایی که کارایی تولید را افزایش می‌دهند، مفید است.
عینیت-بازرسی انسانی از یک نقص اساسی رنج می‌برد: سوگیری عاطفی. نتایج با خلق و خوی بازرس در نوسان است، در حالی که ماشین‌ها بدون احساسات انسانی کار می‌کنند و نتایج قابل اعتمادی را به همراه دارند.
هزینه-ماشین‌ها سریع‌تر از انسان کار می‌کنند، به این معنی که یک واحد بازرسی خودکار می‌تواند بار کاری چند کارگر را تحمل کند. علاوه بر این، ماشین‌ها نیازی به وقفه ندارند، هرگز مریض نمی‌شوند و می‌توانند به طور مداوم کار کنند و راندمان تولید را به میزان قابل توجهی افزایش دهند.
سیستم‌های بینایی ماشین به سرعت حجم وسیعی از داده‌ها را جمع‌آوری می‌کنند، پردازش خودکار را تسهیل می‌کنند و به طور یکپارچه با مشخصات طراحی و کنترل‌های تولید ادغام می‌شوند. در نتیجه، آنها به طور گسترده در تولید خودکار مدرن برای نظارت بر فرآیند، بازرسی محصول نهایی و کنترل کیفیت مستقر هستند. سیستم‌های بینایی ماشین انعطاف‌پذیری تولید و سطوح اتوماسیون را افزایش می‌دهند. آنها معمولاً در محیط‌های خطرناک که برای کارهای دستی مناسب نیستند یا در جایی که توانایی‌های بینایی انسان کم است جایگزین دید انسان می‌شوند. در تولیدات صنعتی با حجم بالا، بازرسی بصری دستی ناکارآمد و نادقیق است، در حالی که روش های بازرسی بینایی ماشین به طور قابل ملاحظه ای بهره وری و اتوماسیون را افزایش می دهند. علاوه بر این، بینایی ماشین یکپارچه سازی یکپارچه اطلاعات را تسهیل می کند و به عنوان یک فناوری پایه برای تولید یکپارچه رایانه ای- عمل می کند.