سیستم بینایی ماشین چیست و چگونه کار می کند؟

سیستم بینایی ماشین و پردازش تصویر در صنعت

سیستم بینایی ماشین یک تکنولوژی یا فناوری است که با استفاده از آن می توان به تجزیه و تحلیل خودکار یک فرآیند پرداخت. ماشین سریع تر است و به طور مداوم کار می کند. سیستم های بینایی ماشین می توانند صدها یا حتی هزاران قسمت در دقیقه را بازرسی کنند. این سیستم ها نتایج بازرسی را با ثبات و قابل اطمینان تر در 24 ساعت در روز و 7 روز هفته ارائه دهند. بینایی ماشین همچنین می تواند داده ها را برای کنترل و بهبود فرآیند در پایین دست جمع کند.

سیستم های  بینایی ماشین برای کاربردهای مختلفی استفاده می شوند. به عنوان نمونه تشخیص قطعات خراب در خط تولید یک کارخانه و هدایت یک ربات صنعتی از کاربردهای سیستم های بینایی ماشین است. با بینایی ماشین می توانیم محصولات را شمارش کنیم. یا قطعات را اندازه گیری نماییم و محصولات خراب را تشخیص دهیم. با این فناوری می توانیم هزاران کار انجام دهیم از کنترل کیفی محصولات پزشکی گرفته تا کمک به ربات جهت برداشتن قطعات. خواندن حروف و اعداد، تشخیص موقعیت و حرکت اجسام ، شناسایی بارکد و  شناسایی رنگ تنها بخشی از کاربردهای بینایی ماشین است.

کاربردهای مهم بینایی ماشین همراه با عکس های نمونه و توضیحات اینجا کلیک نمایید.

پیاده سازی سیستم های بینایی ماشین صنعتی

در زیر یک نمونه از سیستم بینایی ماشین نمایش داده شده است. که به کمک آن می توان قطعات معیوب را از سالم جدا نمود. در ادامه مراحل انجام فرایند برای بازرسی این سیستم بینایی تشریح شده است.
1- تصویر توسط دوربین گرفته می شود.
2- تصویر گرفته شده با کابل های ارتباطی به کامپیوتر انتقال پیدا می کند.
3- در کامپیوتر با استفاده نرم افزار بینایی ماشین تصویر پردازش خواهد شد. نتیجه ی این پردازش درستی یا معیوب بودن قطعه مشخص می شود.
4- در صورت معیوب بودن قطعه فرمان خروج قطعه توسط  نرم افزار بینایی ماشین صادر می شود.
5- فرمان صادر شده توسط نرم افزار بینایی ماشین نهایتا به جک اعمال می گردد و قطعه ی خراب توسط جک از روی خط تولید خارج می گردد.

تجهیزات سیستم بینایی ماشین صنعتی

در قسمت قبل در مورد سیستم های بینایی ماشین توضیحاتی دادیم. در اینجا قصد داریم با تجهیزات مهم بینایی ماشین آشنا شویم.

دوربین های صنعتی

دوربین نور را به یک تصویر دیجیتالی تبدیل می کند که سپس برای تجزیه و تحلیل به پردازنده ارسال می شود.

نقش دوربین گرفتن تصویر و انتقال آن به کامپیوتر است. دریافت تصویر بسته به موقعیت می تواند به صورت های مختلف انجام گردد مثلا در خط تولید درب بطری هنگامی که درب بطری عبور می کند می توانیم با استفاده از سنسور به دوربین دستور گرفتن عکس را بدهیم. دقت کنید دوربین های صنعتی که در بینایی ماشین به کار گرفته می شوند دو تفاوت عمده با دوربین های معمولی دارند:
1- در دوربین های صنعتی می توان میزان باز و بسته شدن دیافراگم دوربین را تنظیم کرد. این تنظیم که به منظور گرفتن عکس با نور مناسب به کار برده می شود.
2- قابل عکس برداری با پالس هستند. هنگامی که قطعه از زیر دوربین می گذرد می توان از یک سنسور برای تشخیص قطعه و ایجاد یک پالس استفاده کرد. این پالس می تواند به دوربین دستور عکس گرفتن را صادر کند.

در شکل زیر تصویری از یک دوربین صنعتی برند basler  با لنز و بدون لنز نمایش داده شده است.

لنز های صنعتی بینایی ماشین

لنز تصویر را می گیرد و به صورت نور به دوربین (سنسور موجود روی دوربین) ارائه می دهد. انواع مختلفی از لنز های صنعتی جهت کاربردهای مختلف وجود دارد. که در تصویر زیر تعدادی از آنها قابل مشاهده اند.

لایت های بینایی ماشین

بخشی را که مورد بازرسی قرار می دهد ، روشن می کند ، به ویژگی های آن اجازه می دهد تا برجسته شوند تا توسط دوربین به وضوح دیده شوند. یکی از ویژگی هایی که نورهای پردازش تصویر را متمایز می کند این است که LED های مورد استفاده در آن ها دارای کیفیت بالایی هستند. نوردهی این لایت ها با گذشت زمان تغییر نمی کند. در بینایی ماشین از  تکنیک های مختلف نورپردازی  استفاده می گردد. در شکل زیر تصاویری از چندین نور حرفه ای مورد استفاده در پردازش تصویر آمده است. دقت کنید که قیمت برخی از آنها ممکن است بیش از 100 برابر نورهای معمولی مشابه مورد استفاده برای روشنایی باشد.

نرم افزار بینایی ماشین و پردازش تصویر صنعتی

پس از این که تصویر از دوربین گرفته شد به نرم افزار پردازش تصویر انتقال پیدا می کند. وظیفه ی نرم افزار پردازش تصویر استخراج اطلاعات مورد نیاز از تصویر است. یکی از قدرتمند ترین نرم افزار های پردازش تصاویر در دنیا نرم افزار HALCON  است. با نرم افزار Halcon می توان انواع پروژه های بینایی ماشین و پردازش تصویر را انجام داد. این نرم افزار ساخت یک شرکت آلمانی به نام MVTec است.

در شکل زیر تصویری از محیط نرم افزار halcon آمده است. تیم ویژن سیستم تنها مرجع تخصصی است که این نرم افزار قدرتمند را آموزش می دهد شما می توانید تعدادی از آموزش های رایگان ما را در کانال آپارت تیم ویژن سیستم  ببینید.

7 کاربرد مهم پردازش تصویر در بینایی ماشین

6 کاربرد مهم Object Detection (تشخیص اشیا) در بینایی ماشین و پردازش تصویر

HALCON، قدرتمندترین نرم افزار پردازش تصویر در دنیا