تصور میشود که بینایی ماشین، همان بینایی کامپیوتر است؛ اما این دو اصطلاح برای فناوریهای دارای همپوشانی، متفاوت تعریف میشوند. بینایی کامپیوتر به‌طورکلی به استخراج خودکار اطلاعات از دادههای تصویر دیجیتال، با تأکید بر تابع تجزیه‌وتحلیل تصویر، در طیف وسیعی از کاربردهای نظری و عملی اشاره دارد. در مقابل، بینایی ماشین به‌طور کلی به استفاده از بینایی کامپیوتر در یک برنامه کاربردی صنعتی در یک فرایند اطلاق میشود که انجام یک عملکرد ، بر اساس تجزیه‌وتحلیل تصویر توسط سیستم بینایی، ضروری باشد. سیستم بینایی ماشین از نرم‌افزاری برای شناسایی ویژگیهای از پیش برنامه‌ریزی‌شده استفاده میکند و اغلب برای اجرای “اقدامات” (Actions) بر اساس یافتهها مورداستفاده قرار میگیرد.
کاربردهای بینایی ماشین
برای درک بهتر نحوه استفاده از سیستم بینایی ماشین، یک خط بسته‌بندی با جریان ثابت قوطی‌های نوشیدنی را تصور کنید. یک سیستم بینایی ماشین شامل یک دوربین آموزش‌دیده بر روی مسیر و نور مناسب است تا بتواند جزئیات لازم را ببیند. در این برنامه کاربردی، قوطی‌هایی که با نرخ 20 عدد در ثانیه از خط تولید عبور میکنند، توسط یک سنسور نوری تشخیص داده میشوند تا دوربین را برای گرفتن تصاویر دیجیتال راه اندازی (Trig) کند. سپس، دادههای حاصل از دوربین توسط یک کامپیوتر صنعتی، جهت خواندن کدهای الفبایی موجود در پایه هر قوطی استفاده میشود،به این کاربرد به اختصار OCR میگویند. در صورت شناسایی قوطی‌های بدون کد، این قوطی‌ها باید توسط محرک پنوماتیک رد شوند.به تصویر زیر توجه کنید:
مزایای بینایی ماشین
از دهه‌های 1980 و 90، فناوری بینایی ماشین در کاربردهای صنعتی نیمه‌هادی، الکترونیک و صنایع خودرو رخنه کرده است. امروزه، کاهش پیچیدگی و هزینه باعث گسترش سریع برنامه‌های کاربردی جدید غیرصنعتی مانند امنیت و نظارت، تشخیص بالینی، بیومتریک و همچنین حوزههای نوظهور مانند وسایل نقلیه خودران، روباتها و تبلیغات تعاملی شده است. دلایل استفاده افراد از بینایی ماشین بسته به نوع برنامه کاربردی، متفاوت است. در خطوط تولید با سرعت بالا، سرعت محرک اصلی است؛ بینایی ماشین هنگام بازرسی صدها یا حتی هزاران قطعه در هر دقیقه، نتایج سازگار و با دقت بسیار بالاتر از چشم انسان را ارائه میدهد. در محیطهای اتاق تمیز (اتاق کنترل محیطهای صنعتی با میزان آلودگی پایین)، بینایی ماشین از آلودگی فرآیندها توسط انسان جلوگیری میکند. در محیطهای خطرناک، ایمنی انسانها، محرک اصلی است. همچنین، بینایی ماشین در کنترل فرایند حلقه بسته و هدایت رباتها عملکرد بسیار خوبی دارد.
کاربرد بینایی ماشین در اندازه گیری
یکی دیگر از مزایای اصلی بهره‌گیری از بینایی ماشین، به‌ویژه در برنامه‌های کاربردی مبتنی بر اندازه گیری است، این واقعیت است که هیچ تماس فیزیکی با قطعات اندازه گیری شده وجود ندارد(Contactless). این موضوع، از آسیب رسیدن به قطعات جلوگیری کرده و تعمیر و نگهداری ناشی از ساییدگی در سطح مکانیکی را از بین می‌برد یا یک فرایند دستی مانند بازرسی ابزارآلات را خودکار میکند. در بازرسی دستی در ماشین‌های لمسی، بررسی هر ابزار نیاز به چند دقیقه وقت دارد؛ با کمک بینایی ماشین، بازرسی دقیقتری میتواند در عرض نیم دقیقه یا کمتر انجام شود. علاوه بر این موارد، بینایی ماشین میتواند اشیایی را تشخیص دهد که انسان قادر به تشخیص آنها نیست. با وضوح مناسب دوربین و اپتیک، یک سیستم بینایی ماشین میتواند اشیایی را که برای قدرت بینایی چشم انسان بسیار کوچک هستند، به‌راحتی بررسی کند. تصاویر حاصل از مادون‌قرمز اجازه میدهد تا دما دیده شده و مواد مختلف به‌راحتی شناسایی شوند بعنوان مثال دوربین های دقیق تب سنجی که شرکت‌های سازنده دوربین بعد از بحران ویروس کرونا بصورت گسترده ارائه کرده‌اند.
کاربرد بینایی ماشین در تشخیص موقعیت قطعات
“موقعیت مکانی” نیز یک برنامه کاربردی است که در آن، از بینایی ماشین برای گزارش موقعیت و جهت شئ استفاده میشود. سیستمهای بینایی ماشین، قطعات را در فضای 2 یا 3 بعدی مورد بررسی قرار میدهند و اطلاعات مربوط به موقعیت مکانی جهت هدایت یا بیرون راندن از خط را فراهم میکنند. همچنین، سیستمهای بینایی ماشین انواع مختلف بازرسیها را انجام داده، کیفیت و روند مونتاژ را موردبررسی قرار میدهند تا تعیین کنند که آیا اقلام، نیازمندیهای تعیین شده را برآورده میکنند؛ مواردی را در شرایط تعیین شده صدق نکنند، رد میکنند. به‌عنوان‌مثال، بررسی حضور/عدم حضور جهت تأیید مونتاژ، وجود اجزای قطعه در مکانهای صحیح را تأیید میکند.تصویر زیر موقعیت یابی و اندازه گیری پارامترهای مورد نیاز پیچ تولید شده را نشان میدهد:
سامانه تشخیص نقص نیز ایرادات را شناسایی کرده و ویژگیهای ایراد مانند موقعیت و اندازه آن را محاسبه میکند. درنهایت، بینایی ماشین میتواند نقص لبه، سطح و سایر موارد ظاهری را تشخیص دهد. این سیستمها اندازه گیری و پیمایش فاصله بین دو یا چند نقطه از یک جسم را نیز انجام میدهند.
نقطه از یک جسم را نیز انجام میدهند.
اجزای سیستم بینایی ماشین
براساس کاربرد مورد نیاز ساختارهای متفاوتی برای سیستم های بینایی ماشین وجود دارد بعنوان مثال در یک سیستم برپایه ی کامپیوتر صنعتی(IPC) اجزا به شرح زیر میباشد :
- سنسور دوربین (یک بعدی یا دو بعدی)
- لنز
- کامپیوتر
- لایتینگ (نور پردازی)
- PLC (کنترلر منطقی)
جمع بندی
در مجموع سیستم های بینایی ماشین با نیاز روز افزون در صنایع مختلف اعم از خودرو سازی ، غذایی ، داروسازی ، پزشکی ، فلزی ، چوب ، سنگ و … مواجه شده اند.دقت و سرعت بالا در خطوط تولید از عوامل محدود کننده انرژی و زمان هستند که به لطف حضور این تکنولوژی به راحتی میتوان این محدودیت را از بین برد و با توجه به اهمیت این موضوع ما تصمیم گرفتیم شما را با بینایی ماشین و مزایای آن آشنا کنیم تا بتوانید محدودیت‌هایی را مانند انرژی و زمان از بین ببرید. ممنون از اینکه تا پایان این مقاله با ما همراه بودید.