کاربردهای پردازش تصویر در اتوماسیون صنعتی

انسان ها همیشه به دنبال راه هایی برای انجام سریع و بی نقص کارها هستند. پیشرفت در حوزه اتوماسیون صنعتی و تلاش برای خودکارسازی فعالیت ماشین ها به افزایش سرعت تولید و کیفیت محصولات کمک می کند. با پیشرفت علم و تکنولوژی اتوماسیون صنعتی روز به روز مرزهای خود را گسترش می دهد. به عنوان مثال ایجاد یک  سیستم بینایی در ماشین آلات صنعتی توانسته است بسیاری از چالش های صنعت برای کنترل کیفیت محصولات یا جداسازی آنها را حل کند. سیستم های ویژن بر اساس پردازش خصوصیات ظاهری مانند اندازه، شکل، رنگ و … در تصاویر عمل می کنند.

بینایی ماشین شامل اجزا اصلی دوربین صنعتی و نرم افزاری برای پردازش تصاویر ارسالی از آن است. پردازش تصویر و ایجاد الگوریتم هایی برای حل مسایل پیچیده صنعتی، حوزه ای بسیار گسترده و جذاب است. تیم ویژن سیستم با تجربه انجام پروژه ها و حل چالش های مختلف صنعتی، دوره جامع آموزش بینایی ماشین و پردازش تصویر با نرم افزار هالکن را برای علاقمندان به این زمینه آماده کرده است. در ادامه این مقاله چندین نمونه از کاربردهای بینایی ماشین در صنعت را بیان می کنیم.

دستگاه کنترل کیفی قطعات صنعتی با بینایی ماشین

قطعات صنعتی نیازمند دقیقترین سیستم های کنترل کیفیت می باشند زیرا کوچکترین نقص و مشکلی در قطعات یک ماشین می تواند عملکرد آن را مختل کند. انواع دستگاه های کنترل کیفیت قطعات صنعتی با تکیه بر بینایی ماشین تولید می شوند. این دستگاه ها به صورت اختصاصی عمل می کنند. بعد از تشخیص معیوب بودن یک قطعه با فرمان به بخش ریجکت، آن قطعه از خط تولید خارج می شود. در دو فصل از دوره آموزش بینایی ماشین، نحوه ارتباط نرم افزار پردازش تصویر هالکن با PLC برای گرفتن فرمان ریجکت به طور کامل بررسی شده است. در ویدیو زیر مشاهده می کنیم که چگونه کیفیت قطعات مختلف مثل پیچ، مهره، واشر و … به صورت اتوماتیک بررسی می شود.

قبل از هر چیز نیاز داریم قطعات را مرتب یا اصطلاحا سورت کنیم تا بتوانیم تک تک از آنها عکس بگیریم. برای تشخیص تمام عیوب احتمالی، باید عکس هایی از زوایای مختلف داشته باشیم. بنابراین در این دستگاه از دوربین های متعدد استفاده شده است که به طور کامل فضای اطراف هر قطعه را پوشش می دهند. در تصویر زیر از چپ به راست، مراحل سورت قطعات، پردازش تصویر و جداسازی قطعات سالم را مشاهده می کنید.

این دستگاه قادر است بازرسی بیش از 500 قطعه را در دقیقه انجام دهد. درشکل زیر مشاهده می کنید برای بررسی قطعه از 4 جهت (360 درجه) از 4 دوربین استفاده شده است.

کنترل کیفیت شمع خودرو با ماشین ویژن(machine vision)

برای بازرسی قطعات مختلف خودرو می‌توان از بینایی ماشین استفاده نمود و پس از تشخیص خرابی، آنها را از بقیه قطعات جدا کرد. شمع خودرو از قطعات حساسی است که کوچکترین نقصی در آن مانع عملکرد صحیحش می شود. در تصویر زیر بخش های مختلف یک شمع خودرو را مشاهده می کنید؛ با استفاده از پردازش تصویر قادریم تک تک این بخش ها مثل وجود الکترود منفی، اندازه گپ، طول پایه، صحت رزوه ها و … را بررسی و کنترل نماییم.

در ویدیو زیر کنترل کیفی شمع خودرو با استفاده از یک دوربین که شمع را از زاویه‌ بغل می‌بیند انجام شده است. با استفاده از بینایی ماشین قادر خواهیم بود حتی نقص هایی که به راحتی با چشم قابل شناسایی نیستند تشخیص دهیم. در این سیستم بازرسی شمع خودرو از نور پردازی back light (نور از پشت) استفاده شده است.

عملکرد سیستم به این صورت است که تصاویر شمع ها توسط دوربین به نرم افزار پردازش تصویر ارسال می شود. این تصاویر با یک نمونه الگو قابل قبول از شمع سالم مقایسه می گردد و در صورت وجود نقص، شمع معیوب توسط ربات pick and place از خط تولید خارج می شود. همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید 4 نمونه از شمع های معیوب و نقص هر یک در مقایسه با الگو نمایش داده شده است.

سورت به معنای مرتب سازی و دسته بندی است و سورتینگ اصطلاحی است که برای دسته بندی و درجه بندی محصولات مختلف به کار می رود. عموما جداسازی محصولات بر اساس پارامترهای مختلفی مثل شکل ظاهری، ساختار، ابعاد و رنگ انجام می شود. با کمک پردازش تصویر می توانیم خصوصیات ظاهری محصولات مختلف را بررسی کنیم. به دستگاهی که عملیات مرتب سازی را انجام می دهد، اصطلاحا دستگاه سورتینگ گفته می شود. در تصویر زیر یک دستگاه سورتینگ را مشاهده می کنید.

دستگاه های سورتینگ انواع مختلفی دارند و هر کدام برای دسته بندی محصول خاصی مورد استفاده قرار می گیرند. اغلب دستگاه های سورتینگ بر مبنای پردازش تصویر عمل می کنند. به این صورت که تصویر محصول توسط دوربین مناسب گرفته و به برنامه پردازش تصویر منتقل می گردد. در برنامه، تصویر با الگوی مطلوب مقایسه می شود و در صورت عدم تطابق حداقلی تصویر با الگو، محصول معیوب جدا می گردد.

سورت میوه ها با دوربین (color sorter)

کنترل کیفیت، درجه بندی و بسته بندی مناسب محصولات کشاورزی به ماندگاری و عرضه گسترده تر بسیاری از آنها کمک می کند. امروزه دستگاه های سورت مرکبات و میوه بیش از پیش مورد استقبال تولیدکنندگان قرار گرفته است. اغلب این دستگاه ها بر اساس پردازش رنگ، جداسازی محصول را انجام می دهند به همین دلیل با نام کالر سورتر (color sorter) شناخته می شوند. در دوره جامع آموزش بینایی ماشین با نرم افزار halcon ، پردازش رنگ و نمونه هایی از کاربردهای صنعتی آن تشریح شده است.

یکی از ویژگی های مهمی که معمولا دستگاه های سورتینگ میوه دارند، قابلیت شست و شو محصولات پیش از جداسازی آنها است. در این ویدئو مشاهده می کنید پس از شست‌وشوی سیب‌ها،‌ یک نوار نقاله آنها را به پایین می‌ریزد‌. در این هنگام سیب برای مدت زمان کوتاهی در هوا معلق خواهد ماند؛ در همین زمان،‌ تصویر سیب‌ها توسط دوربین لاین‌ اسکن گرفته می‌شود. چنانچه سیب‌ها خراب باشند در همان حالی که در هوا معلق هستند به بیرون پرتاب خواهند شد. در تصویر زیر مراحل توصیف شده جداسازی سیب های ناسالم را مشاهده می کنید.

پاکسازی دانه ها با کالر سورتر (Color Sorter)

با استفاده از سیستم‌های بینایی ماشین در دستگاه های کالر سورتر فرآیند جداسازی محصولاتی مانند کشمش‌، برنج‌، تخمه به راحتی انجام می‌شود. این دستگاهها می‌توانند در هر ساعت چندین تن محصول را پاک کنند‌.‌ ویدیو زیر استفاده از یک دستگاه سورتر رنگ را برای جداسازی تخمه نشان می‌دهد که در آن تخمه‌های سالم و یکدست از بقیه جدا می‌شوند‌.

در تصویر زیر دستگاه سورت دانه و نمونه هایی از تخمه ها را قبل و بعد از پاکسازی توسط دستگاه سورتینگ مشاهده می کنید. همانگونه که می بینید فرایند جداسازی با دقت خیلی بالایی انجام گرفته است.

در تصویر زیر ظرف های بستنی را مشاهده می کنید. ظرف هایی که سایز کوچکی دارند با فرمان به بخش ریجکت از خط خارج می شوند.

شرکت ویژن سیستم پیشرو در تکنولوژی بینایی ماشین

شرکت ویژن در راستای تحقق اهداف خود در جهت گسترش آموزش فناوری های نوین و انجام پروژه های صنعتی، انواع پروژه های بینایی ماشین را با استفاده از نرم افزار Halcon  پیاده سازی کرده است. عمده فعالیت های این شرکت پیاده سازی سیستم های بینایی ماشین ،مشارکت در اجرای پروژه های ویژن و آموزش بینایی ماشین است که در ادامه به طور خلاصه به برخی از آنها می پردازیم.

پیاده سازی پروژه روی خط تولید

یکی از پروژه های کاربردی که توسط تیم ویژن سیستم پیاده سازی شده است پروژه کنترل کیفیت قرص در دستگاه بلیستر (بسته بندی قرص) است. در این سیستم قرص های شکسته، ترک خورده و خالی قابل شناسایی است. این پروژه در یکی از کارخانه های داروسازی مطابق تصویر زیر پیاده سازی شده و در حال بهره برداری می باشد.

مشاوره و مشارکت در انجام پروژه های بینایی ماشین صنعتی

همچنین یکی دیگر از خدمات ما مشاوره و مشارکت در انجام پروژه های بینایی ماشین است. به عنوان نمونه پروژه کنترل کیفی المنت شیشه عقب خودرو با همکاری شرکت تجهیز صنعت ربات آرکا انجام شده است. هدف این پروژه تشخیص بریدگی المنت شیشه عقب خودرو می باشد. برنامه نویسی این پروژه توسط شرکت ویژن سیستم با نرم افزار HALCON انجام شده است.  همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید تصویر سمت چپ یک نمونه سالم و تصویر سمت راست دارای پارگی در یکی از المنت های داخلی شیشه می باشد.

آموزش پروژه محور بینایی ماشین در شرکت ویژن

شرکت با به کارگیری یک تیم تخصصی، برای اولین بار در ایران اقدام به برگزاری دوره آموزشی بینایی ماشین صنعتی با نرم افزار Halcon کرده است که در آن پروژه های متعددی نظیر بازرسی سطح مایع، تفکیک قطعات رنگی ، کنترل چاپ، ریجکت با PLC و ... در محیط آزمایشگاهی شبیه سازی و با جزئیات کامل تشریح شده اند. مشاوره های تخصصی در کنار برگزاری دوره های آموزشی باعث شده است تا علاقمندان به این زمینه بتوانند پروژه های خود را با همکاری تیم ویژن سیستم به انجام برسانند.