Η ανάπτυξη του βιομηχανικού αυτοματισμού στην Κίνα έχει φτάσει σε υψηλό επίπεδο ωριμότητας και οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν κάποια κατανόηση γι' αυτήν. Για να εμβαθύνετε τις γνώσεις σας στον βιομηχανικό αυτοματισμό, αυτό το άρθρο θα διερευνήσει δύο βασικές πτυχές: 1. Η εφαρμογή της μηχανικής όρασης στον βιομηχανικό αυτοματισμό και 2. Γιατί ο βιομηχανικός αυτοματισμός χρησιμοποιεί συστήματα μηχανικής όρασης. Εάν βρίσκετε το επερχόμενο περιεχόμενο ενδιαφέρον, μη διστάσετε να συνεχίσετε την ανάγνωση.
Ι. Εφαρμογές Μηχανικής Όρασης στον Βιομηχανικό Αυτοματισμό
Η μηχανική όραση έχει ενσωματωθεί εδώ και καιρό σε συστήματα βιομηχανικού αυτοματισμού για τη βελτίωση της ποιότητας και της απόδοσης της παραγωγής αντικαθιστώντας την παραδοσιακή χειροκίνητη επιθεώρηση. Από τις λειτουργίες επιλογής-και-τοποθέτησης και παρακολούθησης αντικειμένων έως τη μετρολογία και τον εντοπισμό ελαττωμάτων, η μόχλευση οπτικών δεδομένων βελτιώνει τη συνολική απόδοση του συστήματος παρέχοντας άμεση ανατροφοδότηση μετάβασης/αστοχίας ή ενεργοποιώντας βρόχους ελέγχου κλειστού-βρόχου.
Η χρήση της όρασης εκτείνεται πολύ πέρα από τον βιομηχανικό αυτοματισμό. Βλέπουμε επίσης κάμερες να εφαρμόζονται εκτενώς στην καθημερινή ζωή, όπως σε υπολογιστές, κινητές συσκευές και ειδικά στα αυτοκίνητα. Οι κάμερες εισήχθησαν στα οχήματα μόλις πριν από λίγα χρόνια, ωστόσο σήμερα τα αυτοκίνητα είναι εξοπλισμένα με πολυάριθμες κάμερες για να παρέχουν στους οδηγούς πλήρη θέαση 360 μοιρών του οχήματος.
Ωστόσο, η πιο σημαντική τεχνολογική πρόοδος στη μηχανική όραση ήταν αναμφισβήτητα η επεξεργαστική ισχύς. Με την απόδοση του επεξεργαστή να διπλασιάζεται κάθε δύο χρόνια και τη συνεχή εστίαση σε τεχνολογίες παράλληλης επεξεργασίας, όπως CPU, GPU και FPGA πολλαπλών{1}πυρήνων, οι σχεδιαστές συστημάτων όρασης μπορούν πλέον να εφαρμόζουν εξαιρετικά σύνθετους αλγόριθμους σε οπτικά δεδομένα, δημιουργώντας εξυπνότερα συστήματα.
Οι εξελίξεις στην τεχνολογία επεξεργασίας ανοίγουν νέες ευκαιρίες πέρα από απλούς πιο έξυπνους ή ισχυρότερους αλγόριθμους. Ας εξετάσουμε περιπτώσεις εφαρμογών για την προσθήκη δυνατοτήτων όρασης στις μηχανές κατασκευής. Αυτά τα συστήματα σχεδιάζονται παραδοσιακά ως δίκτυα ευφυών υποσυστημάτων που σχηματίζουν συνεργατικά κατανεμημένα συστήματα, επιτρέποντας την αρθρωτή σχεδίαση.
Ωστόσο, καθώς βελτιώνεται η απόδοση του συστήματος, η υιοθέτηση αυτής της{0}}κεντρικής προσέγγισης υλικού ενδέχεται να αντιμετωπίσει δυσκολίες, καθώς αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούν συνήθως ένα συνδυασμό πρωτοκόλλων-κρίσιμου και μη{2}}χρόνου-για τη διασύνδεση. Η σύνδεση αυτών των ανόμοιων συστημάτων μέσω διαφόρων πρωτοκόλλων επικοινωνίας μπορεί να οδηγήσει σε συμφόρηση στον λανθάνοντα χρόνο, τον ντετερμινισμό και την απόδοση.
Για παράδειγμα, εάν οι σχεδιαστές επιχειρήσουν να αναπτύξουν εφαρμογές χρησιμοποιώντας αυτήν την κατανεμημένη αρχιτεκτονική διατηρώντας παράλληλα στενή ενοποίηση μεταξύ συστημάτων όρασης και κίνησης-όπως απαιτείται στις εφαρμογές σερβο όρασης-μπορεί να αντιμετωπίσουν σημαντικές προκλήσεις απόδοσης λόγω ανεπαρκούς ικανότητας επεξεργασίας. Επιπλέον, το γεγονός ότι κάθε υποσύστημα έχει τον δικό του ελεγκτή μειώνει στην πραγματικότητα την αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας.
Τέλος, αυτή η κατανεμημένη προσέγγιση με επίκεντρο το υλικό{0}}αναγκάζει τους σχεδιαστές να χρησιμοποιούν διαφορετικά εργαλεία για κάθε υποσύστημα: εξειδικευμένο λογισμικό όρασης για το σύστημα όρασης, ειδικό λογισμικό κίνησης-για το σύστημα κίνησης κ.λπ. Αυτό δημιουργεί ιδιαίτερες προκλήσεις για μικρότερες ομάδες σχεδιασμού, όπου ένας μόνο μηχανικός μπορεί να είναι υπεύθυνος για πολλά εξαρτήματα.
II. Γιατί τα συστήματα Machine Vision χρησιμοποιούνται στον Βιομηχανικό Αυτοματισμό
Υπάρχουν πέντε κύριοι λόγοι για τη χρήση συστημάτων μηχανικής όρασης στον έλεγχο βιομηχανικού αυτοματισμού:
Ακρίβεια- Λόγω των φυσικών περιορισμών του ανθρώπινου ματιού, οι μηχανές έχουν ένα ξεχωριστό πλεονέκτημα στην ακρίβεια. Ακόμη και όταν οι άνθρωποι βασίζονται σε μεγεθυντικούς φακούς ή μικροσκόπια για την επιθεώρηση προϊόντων, τα μηχανήματα παραμένουν πιο ακριβή, επιτυγχάνοντας ακρίβεια έως το ένα-χιλιοστό της ίντσας.
Επαναληψιμότητα- Τα μηχανήματα μπορούν να πραγματοποιούν επανειλημμένες επιθεωρήσεις χρησιμοποιώντας πανομοιότυπες μεθόδους χωρίς κόπωση. Αντίθετα, τα ανθρώπινα μάτια παρουσιάζουν λεπτές παραλλαγές σε κάθε επιθεώρηση, ακόμη και όταν εξετάζουν πανομοιότυπα προϊόντα.
Ταχύτητα- Τα μηχανήματα επιθεωρούν τα προϊόντα πιο γρήγορα. Αυτό είναι ιδιαίτερα πλεονεκτικό κατά την ανίχνευση-μετακινούμενων αντικειμένων υψηλής ταχύτητας, όπως στις γραμμές παραγωγής, όπου ενισχύουν την απόδοση της κατασκευής.
Αντικειμενικότητα-Η ανθρώπινη επιθεώρηση πάσχει από ένα κρίσιμο ελάττωμα: τη συναισθηματική προκατάληψη. Τα αποτελέσματα κυμαίνονται ανάλογα με τη διάθεση του επιθεωρητή, ενώ τα μηχανήματα λειτουργούν χωρίς ανθρώπινο συναίσθημα, αποδίδοντας σταθερά αξιόπιστα αποτελέσματα.
Κόστος-Τα μηχανήματα λειτουργούν πιο γρήγορα από τους ανθρώπους, πράγμα που σημαίνει ότι μια ενιαία αυτοματοποιημένη μονάδα επιθεώρησης μπορεί να χειριστεί τον φόρτο εργασίας πολλών εργαζομένων. Επιπλέον, τα μηχανήματα δεν απαιτούν σπασίματα, δεν αρρωσταίνουν ποτέ και μπορούν να λειτουργούν συνεχώς, ενισχύοντας σημαντικά την απόδοση της παραγωγής.
Τα συστήματα μηχανικής όρασης καταγράφουν γρήγορα τεράστιες ποσότητες δεδομένων, διευκολύνουν την αυτοματοποιημένη επεξεργασία και ενσωματώνονται απρόσκοπτα με τις προδιαγραφές σχεδιασμού και τους ελέγχους κατασκευής. Κατά συνέπεια, αναπτύσσονται ευρέως στη σύγχρονη αυτοματοποιημένη παραγωγή για την παρακολούθηση της διαδικασίας, την επιθεώρηση τελικού προϊόντος και τον ποιοτικό έλεγχο. Τα συστήματα μηχανικής όρασης ενισχύουν την ευελιξία της παραγωγής και τα επίπεδα αυτοματισμού. Συνήθως αντικαθιστούν την ανθρώπινη όραση σε επικίνδυνα περιβάλλοντα ακατάλληλα για χειρωνακτική εργασία ή όπου οι ανθρώπινες οπτικές δυνατότητες υπολείπονται. Στη βιομηχανική παραγωγή μεγάλου-όγκου, η χειροκίνητη οπτική επιθεώρηση αποδεικνύεται αναποτελεσματική και ανακριβής, ενώ οι μέθοδοι επιθεώρησης μηχανικής όρασης ενισχύουν σημαντικά την παραγωγικότητα και τον αυτοματισμό. Επιπλέον, η μηχανική όραση διευκολύνει την απρόσκοπτη ενσωμάτωση πληροφοριών, χρησιμεύοντας ως θεμελιώδης τεχνολογία για την ολοκληρωμένη κατασκευή υπολογιστών-.