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專(zhuān)注于機(jī)器視覺(jué)、AI人工智能、激光、視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備！
專(zhuān)注于機(jī)器視覺(jué)、AI人工智能、激光、視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備！
2020-09-22 11:05:27 責(zé)任編輯： 瑞智光電 0
機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的未來(lái)應(yīng)用領(lǐng)域：3D，機(jī)器視覺(jué)，機(jī)器人，汽車(chē)行業(yè)，運(yùn)動(dòng)控制等。
在2015年年初美國(guó)舉辦的A3（自行化推進(jìn)協(xié)會(huì)）商務(wù)論壇上，來(lái)自福特汽車(chē)公司和通用汽車(chē)公司的工程師們分享了各自關(guān)于設(shè)備視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展愿景，他們認(rèn)為目前廣泛應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)的設(shè)備視覺(jué)軟件仍然存有著機(jī)遇和挑戰(zhàn)。A3代表著自行化推進(jìn)協(xié)會(huì)，它包括了如下組織：設(shè)備人工業(yè)協(xié)會(huì)（RIA）、運(yùn)動(dòng)控制協(xié)會(huì)（MCA）及其自行化圖像處理協(xié)會(huì)（AIA）。
福特公司動(dòng)力傳動(dòng)部門(mén)先進(jìn)生產(chǎn)工程組的技術(shù)專(zhuān)家FrankMaslar，分析了汽車(chē)行業(yè)對(duì)于設(shè)備視覺(jué)參數(shù)及其性能的特殊要求。汽車(chē)組裝過(guò)程的特性包括：在全部方位（重復(fù)和相似的部件、表面的差別）誤差小于5mm，部件在工作站停留20到30秒，生產(chǎn)線24/7運(yùn)行。由于在汽車(chē)組裝生產(chǎn)線，每分鐘的關(guān)機(jī)會(huì)造成上萬(wàn)美元的損失，因此利于從設(shè)備視覺(jué)故障中恢復(fù)對(duì)生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)十分重要。視覺(jué)被定義為標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)線的一部分。要是設(shè)備視覺(jué)故障，生產(chǎn)線便會(huì)停止。任何視覺(jué)軟件都應(yīng)遵循六西格瑪品質(zhì)管理標(biāo)準(zhǔn)，即每百萬(wàn)最多有3個(gè)不合格商品。
來(lái)自通用汽車(chē)公司動(dòng)力傳動(dòng)生產(chǎn)工程的首席工程師、認(rèn)證高級(jí)視覺(jué)專(zhuān)家StephenJones認(rèn)為，藝術(shù)和科學(xué)不是一回事。實(shí)施設(shè)備視覺(jué)軟件必須科學(xué)，也應(yīng)該依照科學(xué)的、而不是藝術(shù)的態(tài)度來(lái)對(duì)待。應(yīng)提前制定規(guī)則，量化結(jié)果。
有時(shí)候，設(shè)備視覺(jué)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)是一個(gè)迭代的過(guò)程，但并不是全部的情況全是這樣。視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn)廠家，必須做足準(zhǔn)備，充分理解部件設(shè)計(jì)性能和實(shí)際性能之間的變動(dòng)。此外，也必須具有足夠?qū)I(yè)知識(shí)的應(yīng)用專(zhuān)家和更好的工具來(lái)應(yīng)對(duì)。例如，要是一個(gè)部件是潮濕的，那在視覺(jué)表現(xiàn)上可能就有十分大的差距。
當(dāng)采用LED光條用于設(shè)備視覺(jué)時(shí)，要是可以以文件的形式供應(yīng)波長(zhǎng)、光強(qiáng)、在整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域燈源的一致性及其由于距離而造成的衰減等信息內(nèi)容，無(wú)疑是十分有幫助的。最近檢查的商品中，半數(shù)沒(méi)有量化燈源輸出。沒(méi)有這樣的外形尺寸書(shū)，就沒(méi)有辦法十分確定地回答是不是可以使用某種特定的燈源作為替代。
“要是生產(chǎn)線的配置更改，相機(jī)將不得不向后移動(dòng)8英寸，這將會(huì)有哪些影響？”Jones說(shuō)道，“要是沒(méi)有燈源強(qiáng)度信息內(nèi)容，我們無(wú)從知道。”被檢測(cè)物品的表面差別對(duì)于金屬表面，其反射特性對(duì)設(shè)備視覺(jué)品質(zhì)的影響十分大。隨著切削工具路徑和深度的不同而有非常大的變化。根據(jù)不同的表面情況，當(dāng)同樣的部件旋轉(zhuǎn)45度時(shí)，在相機(jī)中采集的結(jié)果可能是完美的，也可以是糟糕透頂。問(wèn)題是，“給定差別，我們?nèi)绾谓o出解決方案？”Jones問(wèn)道。
Jones展示了不同的圖片，1張發(fā)灰，1張發(fā)亮，放到同樣的傳送臺(tái)上，但是曝光時(shí)間增長(zhǎng)，并問(wèn)道，“要是第1張的品質(zhì)較差，那第二張是不是可以接受？利用多個(gè)部件，是不是可以將多個(gè)圖片整合起來(lái)？這些選項(xiàng)并不是那么容易配置的?！睂?duì)于集成了處理器、鏡頭的智能相機(jī)，在光線不是最合適的情況下，必須在軟件上下足功夫，以便從6個(gè)圖片中獲得最合適的圖片，Jones建議道。
當(dāng)采購(gòu)相機(jī)時(shí)，也許能夠獲得或猜測(cè)目前應(yīng)用或?qū)?lái)應(yīng)用的光線特性。一旦選定智能相機(jī)，可能很難去適應(yīng)未來(lái)的變化更優(yōu)的資源分配汽車(chē)工業(yè)的時(shí)間周期與許多其它工業(yè)的不同。更長(zhǎng)的時(shí)間周期意味著過(guò)程資源經(jīng)常是空閑的。將來(lái)，150GigE相機(jī)可以連接在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，利用可編程邏輯控制器（PLC）來(lái)觸發(fā)要求。計(jì)算能力可以分布在位于一個(gè)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境下的多核處理器中，每個(gè)工作站都有可用的工具。
利用視覺(jué)傳感器的數(shù)據(jù)融合，而以前每種數(shù)據(jù)種類(lèi)通常情況下只在其原始環(huán)境中使用專(zhuān)門(mén)為這種環(huán)境而開(kāi)發(fā)的工具進(jìn)行處理。
Maslar展望了3D數(shù)據(jù)的可視化進(jìn)展。目前，我們通常采用2D圖像來(lái)顯示3D數(shù)據(jù)。軟件必須在3D空間內(nèi)工作，利用數(shù)據(jù)展示實(shí)體模型，實(shí)現(xiàn)縮放或旋轉(zhuǎn)功能。3D視覺(jué)數(shù)據(jù)尚不能供應(yīng)這些功能；還必須3D邊緣處理工具，及其3D環(huán)境下所需的其它復(fù)雜的視覺(jué)工具。
目前，有一種3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)（PointCloud），它是將掃描資料以點(diǎn)的形式記錄，每一個(gè)點(diǎn)包含有三維坐標(biāo)，有些可能含有顏色信息內(nèi)容（RGB）或反射強(qiáng)度信息內(nèi)容（Intensity）。點(diǎn)云數(shù)據(jù)除了具有幾何位置以外，有的還有顏色信息內(nèi)容。顏色信息內(nèi)容通常是通過(guò)相機(jī)獲取彩色影像，隨后將對(duì)應(yīng)位置的像素的顏色信息內(nèi)容（RGB）賦予點(diǎn)云中對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。它可以將部件的材質(zhì)和顏色等一對(duì)一的展示在統(tǒng)一的工作空間內(nèi)。它更直觀、易用，可以對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。
3D設(shè)備人導(dǎo)航軟件已經(jīng)出現(xiàn)10年了，但是仍然復(fù)雜得難以應(yīng)用。在設(shè)備視覺(jué)軟件和設(shè)備人控制器之間應(yīng)該有一種標(biāo)準(zhǔn)——即插即用，Maslar建議。
3D設(shè)備人導(dǎo)航應(yīng)充分利用視覺(jué)軟件的離線編程優(yōu)點(diǎn)。視覺(jué)軟件的應(yīng)用程序編程應(yīng)利用可視化工具。部件的實(shí)體模型應(yīng)包括表面材質(zhì)及其供應(yīng)設(shè)備圖像展現(xiàn)的形式。
視覺(jué)軟件離線編程應(yīng)該將在任何部件連接起來(lái)之前，通過(guò)虛擬的方式完成。設(shè)備人工作單元的故障恢復(fù)，應(yīng)利用嵌入式故障恢復(fù)提示來(lái)圖形化顯示故障，從而充分利用仿真環(huán)境。
“今天，大部分與設(shè)備人的交互，全是通過(guò)基于文本的交互裝置完成。我們應(yīng)該將仿真裝置引入到工廠車(chē)間，充分利用虛擬工具。故障恢復(fù)可以采用虛擬化的方式執(zhí)行，以便減少設(shè)備人動(dòng)作中的風(fēng)險(xiǎn)。”Maslar補(bǔ)充道。
