10 نکته طلایی برای طراحی سیستم بینایی ماشین

سیستم های ویژن در صنایع مختلفی کاربرد دارد. هر چند پیاده سازی این سیستم ها در صنایع مختلف، چالش های مخصوص به خود را دارد، اما یک سری مسائل مشترک در تمام آنها وجود دارد که بایستی به آن ها توجه کرد. ما در این مقاله 10 نکته طلایی برای طراحی سیستم های بینایی ماشین را به شما آموزش خواهیم داد.

1- فضای کافی برای نصب تجهیزات پروژه بینایی ماشین در نظر بگیرید.

یکی از مسائل مهم در اجرای یک پروژه بینایی ماشین در نظر گیری فضای مناسب برای نصب تجهیزات است. هنگام طراحی توجه به فضای کافی جهت نصب تجهیزات ضروری است. در بسیاری از موارد بهتر است فضای نسبتا بزرگی برای تجهیزات ویژن (از قبیل لایت، لنز، دوربین، کابلها و…) در نظر بگیرید تا به مشکل بر نخورید.

2- به چشمان خود اعتماد نکنید!

برای تشخیص کیفیت تصویر به چشمان خود اعتماد نکنید. ممکن است یک عکس از لحاظ چشمی با کیفیت به نظر برسد اما برای کنترل کیفی توسط نرم افزار پردازش تصویر مناسب نباشد. در حقیقت چشم انسان کنتراست تصویر را به درستی نمی فهمد. بنابراین برای تشخیص عکس مناسب نیاز است تا مواردی نظیر کنتراست، یکنواختی نور و… را توسط نرم افزار بینایی ماشین کنترل کنید. در دوره ی آموزشی بینایی ماشین با نرم افزار Halcon، این موارد آموزش داده شده است.

به عنوان نمونه به تصویر زیر خوب دقت کنید؛ آیا متوجه چیز خاصی می شوید؟ سمت راست تصویر (بدلیل بازتاب نور توسط یک قسمت از دستگاه) به شدت تاریک تر از سمت چپ تصویر است. این مورد در نرم افزار به راحتی دیده می شود.

3- فاصله بین جسم تا دوربین نباید کم باشد.

در بسیاری از پروژه های طراحی سیستم بینایی ماشین فضای محدودی داریم به همین دلیل تمایل داریم دوربین را به جسم نزدیک کنیم. نزدیک شدن این فاصله باعث می شود:

1- ساختار لنز پیچیده شود.
2- قیمت لنز افزایش پیدا کند.
3- کارایی سیستم کاهش پیدا کند.

به عنوان یک قانون کلی می توان گفت بهتر است که فاصله بین لنز تا جسم 2 تا 4 برابر فضای دید ما باشد. (این فاصله را اصطلاحا فاصله ی کاری یا Working Distance می گویند)

به عنوان مثال اگر بخواهیم مستطیلی با عرض 20 سانتی متر و طول 15 سانتی متر را ببینیم بهتر است که فاصله ی دوربین تا لنز در حدود 40 تا 80 سانتی متر باشد. بنابراین مقادیر پارامترها در تصویر زیر بدین صورت بدست می آید.

H=20, V=15 , Working Distance = 40-80

4- نور پردازی را در طراحی سیستم ویژن را جدی بگیرید!

با نور پردازی مناسب می توانید کنتراست تصویر را بهبود بدهید. نور مناسب باعث می شود کدنویسی شما نیز ساده شود. در سیستم های ویژن نور پردازی یک مسئله ی کاملا علمی است. برای نورپردازی یک سیستم بینایی ماشین در مرحله ی اول شما باید انواع لایت های بینایی ماشین را بشناسید و  تکنیک های نور پردازی را بیاموزید.

در نورپردازی سیستم های بینایی ماشین باید ویژگی های جسم را نیز بررسی نمایید. برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید به مقاله ی  آموزش نورپردازی در سیستم های بینایی ماشین مراجعه نمایید.

5- بین عمق میدان و رزولوشن فقط یکی را می­توانید انتخاب کنید.

به تصویر زیر دقت کنید؛ در شکل سمت راست با بستن دریچه ی دیافراگم دوربین هر دو تاس به خوبی در معرض دید هستند (اصطلاحا در این حالت عمق میدان زیاد است اما دقت فوکوس روی تاس ها کم است) اما در شکل سمت چپ با باز کردن دریچه ی دیافراگم فقط تاس نزدیک تر به وضوح دیده می شود. (اصطلاحا در این حالت عمق میدان کم است اما دقت فوکس خوبی داریم)

تنظیم عمق میدان و فوکوس هر دو توسط دریچه ی دیافراگم انجام می گردد ، بنابراین بایستی بین افزایش عمق میدان و دقت فوکوس فقط یکی را انتخاب کنید. (اگر هر دو مدنظر باشند شاید نیاز به استفاده از سیستم های پیچیده تری برای دریافت چند عکس با فوکوس های مختلف باشد)

6- در طراحی سیستم ویژن، تعداد دوربین های مورد نیاز را بررسی کنید.

برای دیدن خطا در برخی مواقع نیاز داریم جسم را از زوایای مختلف ببینم. برای این کار نیاز داریم تا از تعداد دوربین های مختلفی استفاده نماییم. تصویر زیر عکس برداری از زوایای مختلف یک شیشه با استفاده از دوربینهای مختلف را نشان می دهد. برای عکس برداری از طرفین شیشه از چهار دوربین استفاده شده است. به عبارت دیگر هر دوربین 90 درجه از شیشه را از درون آینه می بیند. همچنین برای دیدن کف شیشه از یک دوربین استفاده شده است.

7- ایرادات احتمالی محصول خود را کاملا بشناسید.

یکی از کلیدهای موفقیت در انجام یک پروژه ی بینایی ماشین شناخت محصول است. برای شناخت یک محصول و نوع خرابی های آن نیاز دارید تا از هر یک از مدلهای محصول عکس های متعددی بگیرید سپس الگوریتم برنامه نویسی خود را روی عکس های مختلف تست کنید. با تحلیل نتایج خواهید توانست به جزئیات و تفاوت های میان عکس های خوب و بد دست پیدا کنید.

8- در طراحی سیستم بینایی ماشین موارد مختلف را آنالیز کنید.

برای موفقیت پروژه باید موارد مختلف را کنترل و آنالیز نمایید. هر چقدر دقیق تر موارد را بررسی کنید درصد احتمال موفقیت شما بیشتر است. به عنوان نمونه موارد زیر را بررسی نمایید:

• آیا دوربین با زاویه ی مناسبی نصب شده است؟
• مقدار لرزش چقدر است؟
• محدودیتی برای نصب تجهیزات نداریم؟
• نورهای محیطی مزاحمتی ایجاد نمی کنند؟
• تلرانس مجاز خطا چقدر است؟
• آیا نمونه های مشابه پروژه وجود دارد؟

این بررسی ها هزینه ی چندانی ندارد و می تواند عملکرد سیستم ویژن را بهبود ببخشد و از بروز خطا جلوگیری کند.

9- پرسش گر باشید.

در برخی مواقع یک سری مشکلات مربوط به تولید باعث ایجاد خطا می شود. مثلا ممکن است به دلیل عدم روغن کاری دستگاه، لرزش زیاد شود. این مسئله می تواند فرآیند تشخیص خطا را با مشکل جدی مواجه کند. بنابراین بایستی توجه کنیم که تمام موارد مورد نیاز را از تولید کننده بپرسیم. دقت کنید که تولید کننده بایستی فرآیند تولید محصول و خطاهای احتمالی آن را به خوبی بشناسد.

10- یک چک لیست بسازید.

داشتن یک چک لیست از موارد مختلف مورد بررسی در تمام مراحل انجام پروژه ی بینایی ماشین لازم است. خیلی از موارد ممکن است به خاطر نداشتن چک لیست از قلم بیفتد. سعی کنید تمام موارد را بررسی و یادداشت های خود را جمع آوری کنید در این صورت اگر اشتباهی در فرآیند تحلیل شما رخ داده باشد قابل شناسایی خواهد بود. به عنوان نمونه هنگامی که می خواهید از خط تولید مشتری بازدید کنید چک لیست شما می تواند شامل موارد زیر باشد:

• انواع مختلف محصول (از نظر مدل ، رنگ ، ابعاد)
• انواع خطاهای محصول
• کدام خطا دارای اهمیت بیشتری است؟
• برای نصب تجهیزات چه مقدار فضا داریم؟
• سرعت تولید محصول چقدر است؟
• آیا نیاز به دید از چند طرف وجود دارد؟
• نوع reject به چه صورت است؟

در این مقاله ده نکته ی مهم در زمینه ی طراحی سیستم های بینایی ماشین را به شما آموزش دادیم؛ این نکات می تواند در طراحی کلی یک سیستم ویژن در نظر گرفته شود. شما میتوانید برای طراحی سیستم های ویژن از خدمات مشاوره سایت ما استفاده کنید.

7 کاربرد مهم پردازش تصویر در بینایی ماشین

هیستوگرام تصویر (بافت نگار) و کاربردهای آن در پردازش تصویر

سیستم بینایی ماشین چیست و چگونه کار می کند؟