چالش‌های تصویربرداری در پروژه‌های بینایی ماشین صنعتی

در کاربردهای صنعتی بینایی ماشین، گردش کار سیستم با دریافت تصویر توسط یک دوربین آغاز می‌شود. این مرحله با آنکه ساده به نظر می‌رسد اما وابسطه به شرایط محیط و کاربرد مد نظر میتواند بسیار پیچیده بوده و شامل چالش‌های فراوانی باشد. یک محیط صنعتی معمولی با شرایطی همراه است که به دست آوردن تصاویر ایده‌آل برای انجام پردازش‌های بینایی ماشین را به طور فزاینده‌ای دشوار می‌کند. در ادامه، به چندین نمونه از سناریوهای مختلفی که در کاربردهای واقعی میتواند باعث چالش برانگیز شدن فرایند تصویر برداری شود، اشاره می شود.

تصویربرداری از ساختارهای هندسی پیچیده

در صنعت تولید قطعات، قطعه‌هایی با ساختارهای هندسی پیچیده‌ ساخته می‌شوند. این قطعات دارای وجوه مختلف، اشکال پیچیده و جزئیات کوچکی هستند که بعضی از آنها فقط از زوایای خاصی قابل مشاهده‌اند. چنین اشیایی از ساختارهایی شامل برش‌های زیرین، فضای توخالی یا جزئیات پیچیده داخلی تشکیل شده‌اند. برای گرفتن عکس از چنین قطعاتی به منظور آموزش سیستم بینایی ماشین، یا باید قطعات چرخانده و جابه‌جا شوند، و یا چندین دوربین برای ثبت تمام پیچیدگی‌های جسم مستقر شوند تا عیوب خط تولید را بتوان با کمترین میزان خطا شناسایی کرد.

ساختار پیچیده قطعه بلبرینگ و خطاهای تولید در بخشهای داخلی آن که تصویربرداری از آنها بسیار چالش برانگیز است.

سطوح چالش برانگیز

سطوحی که شفاف یا انعکاسی هستند، سیستم‌های ثبت تصویر را با چالش جدی مواجه می‌کنند. حتی در شرایط نوری یکنواخت، نمی‌توان تصویری واضح از این سطوح برای مراحل آموزش و بازرسی به دست آورد. باید تکنیک‌های نورپردازی ویژه‌ای به کار گرفته شوند تا بتوان تصاویر آموزشی مناسب از چنین سطوحی به دست آیند. این روش‌ها می‌توانند شامل نور گنبدی، نوردهی پراکنده یا هر نوع نورپردازی از این دست باشد، که این اطمینان را حاصل کند که نور به طور یکنواخت در کل سطح پخش می‌شود. استفاده از نور پلاریزه نیز می‌تواند نقاط نورانی حاصل از انعکاس را کاهش دهد.

سطوح شفاف و چالش بازتابش نور در زمان تصویر برداری

تنوع زیاد گونه‌ها

در هر کسب و کار صنعتی، انواع مختلفی از قطعات در مقیاس بزرگ تولید می‌شوند و چنین تولیداتی باید به طور کامل از نظر وجود عیب و نقص بازرسی شوند. این قطعات از نظر اندازه، شکل، رنگ، هندسه و حجم تولید متفاوت هستند و سیستم هوشمند باید به طور جامع آنها را برای یافتن خطا بررسی کند. یک سیستم جمع آوری اطلاعات قوی می‌تواند به طراحی یک مجموعه داده آموزشی خوب کمک کند که دارای توزیع یک‌نواخت از تمام خطاهایی است که باید در نسبت حجم تولید آن‌ها پرداخته شود. این امر از هرگونه سوگیری در داده‌های آموزشی به علت وجود اعداد نامتعادل و نامتوازن جلوگیری می‌کند.

محیط‌های خشن

در صنعت تولید، عملیات‌های زیادی هستند که باید در محیط‌های خشن دارای گرد‌و‌غبار، دود یا گرما انجام شوند. برخی از محیط‌ها نیز برای افرادی که در آنها کار می‌کنند خطرناک هستند. در این نوع محیط‌ها سیستم‌های تصویربرداری باید بتوانند کار کنند و نتایج مد نظر را ارائه دهند. برای محافظت از سخت افزار، محفظه‌هایی با رتبه‌بندی IP درست می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. انواع دیگری از محفظه‌ها نیز وجود دارند که در محیط‌های انفجاری استفاده می‌شوند. محیط‌های خشن می‌توانند بر سخت‌افزار سیستم تأثیر بگذارند و خطرات موجود در این محیط‌ها ممکن است به محصول آسیب وارد کنند. استفاده مداوم و صحیح از لایه‌های محافظتی بر روی تجهیزات تصویربرداری باعث حفاظت از سیستم می‌شود و به آن اجازه می‌دهد تا کار خود را به درستی انجام دهد.

عوامل محیطی مانند دود یا گدازه های برانگیخته که باعث سختی فرایند تصویر برداری از قطعات می‌گردد.

نحوه نگهداری قطعات

محیط‌های خشن بر موادی که توسط سیستم بینایی ماشین مورد بازرسی قرار می‌گیرند نیز تأثیر می‌گذارند. در طی فرآیندهای بازرسی، مواد به هیچ دلیلی نباید در معرض خطر قرار گیرند. گاهی اوقات، سیستم‌های جابجایی و نگهداری مواد سفارشی‌سازی شده باید برای کار با این مواد ایجاد شوند. سیستم نگهداری و جابجایی بهتر مواد باعث می‌شود تا تصویر دریافتی دارای کیفیت بهتری باشد و در نتیجه سیستم بینایی ماشین با دقت بالاتری عمل کند.

محدودیت‌های فاصله‌ی کاری

در بازرسی مواد موجود ممکن است لازم باشد تا همراه با سایر وظایفی که شامل کارگران انسانی یا سیستم‌های بینایی ماشینی است، مداخلات دستی در نقاط خاصی از عملیات صورت گیرند. محل قرار‌گیری دوربین‌ها و حرکت انسان‌ها نباید به گونه‌ای باشند که همدیگر را مسدود کنند. در کارخانه‌های بزرگ‌تر می‌توان از محدودیت حداقل فاصله‌ی کاری و در فضاهای کوچک‌تر و تنگ‌تر از محدودیت‌ حداکثر فاصله‌ی کاری استفاده نمود. دوربین‌ها باید در فاصله مناسبی از خط مونتاژ باشند تا قطعات را به درستی بتوانند بررسی کنند. با استفاده از لنزهای تخصصی می‌توان چنین محدودیت‌هایی را برای فاصله‌ی کاری ایجاد کرد.

نیاز به وضوح بالا

برای بررسی قطعاتی که دارای جزئیات و طرح‌های پیچیده و همچنین قطعات فرعی بسیار کوچک هستند، استفاده از سیستم‌های تصویربرداری با وضوح بالا ضروری است. برای ثبت ویژگی‌های ریز، می‌توان از چندین دوربین در فواصل کاری مختلف استفاده کرد، و یا باید یک دوربین با وضوح بالا انتخاب نمود. نیاز به تصویربرداری با وضوح بالا چالش‌هایی در استفاده از سیستمهای تصویربرداری موجود در محل کارخانه ایجاد خواهد کرد. برای مثال دوربین‌های سنتی مانند دوربین‌های اسکن‌ناحیه‌ای به دلیل تعداد پیکسل‌های کمتر نمی‌توانند از این نوع تصویربرداری پشتیبانی کنند. تصویربرداری اسکن‌خطی فناوری جدیدی است که می تواند تصاویری با وضوح بالا برای نمایش بهتر ویژگی ها توسط سیستم تصویربرداری تولید نماید.

در بازرسی کیفیت لحیم کاری و یا صحت قطعه گذاری (به خصوص قطعات ریز) بر روی برد الکترونیکی، تصویر باید داری رزولوشن بالایی باشد.

منبع: Qualitas

نوشته های مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.