Industrie
Sistemele de inspecție sunt complemente vitale ale liniilor de producție moderne. O simplă conexiune a unei camere la un computer poate aduce numeroase beneficii, de la accelerarea procesului de producție și creșterea calității produselor fabricate, până la realizarea unor economii semnificative datorită fiabilității sporite a sistemului. Viziunea artificială permite abordarea problemelor existente dintr-o perspectivă complet diferită și simplificarea considerabilă a multor procese.
Într-adevăr, industria este unul dintre cei mai mari beneficiari ai tehnologiei de viziune.
Cea mai mare revoluție industrială a fost introducerea primei linii de producție în 1917. De atunci, tendința de automatizare și accelerare a întregului proces de producție s-a intensificat semnificativ. În fiecare an, noi centre industriale au apărut la nivel mondial, bazându-și din ce în ce mai mult operațiunile pe tehnologia modernă. În ultimii cincisprezece ani, sistemele de viziune au contribuit la dezvoltarea ulterioară a automatizării. Viziunea artificială a permis o independență și mai mare față de factorul uman și, prin urmare, a optimizat numeroase linii de producție.
Inițial, o barieră majoră a fost reprezentată de limitările componentelor de viziune utilizate, în special ale camerelor. Cu toate acestea, dezvoltarea senzorilor și a achiziției digitale de date a permis o flexibilitate mai mare și a deschis noi orizonturi pentru aplicațiile de viziune artificială. Disponibilitatea tot mai mare a soluțiilor gata făcute este deosebit de utilă la implementarea tehnologiei de viziune în industrie. De exemplu, camerele inteligente integrează o cameră, un iluminator și un computer de control într-o singură unitate compactă și flexibilă. Această soluție permite o integrare rapidă și fără probleme atât în liniile de producție existente, cât și în ansamblurile nou create. Pentru probleme mai complexe, unde soluțiile standard nu pot oferi rezultate suficiente, se construiesc sisteme „PC-based”. Aceste tipuri de sisteme de viziune constau dintr-o cameră separată cu obiectiv, un computer, un iluminator și, dacă este necesar, alte elemente suplimentare, cum ar fi un frame grabber, o carcasă etc.
Un avantaj incontestabil al sistemelor de viziune, care contribuie semnificativ la popularitatea lor în numeroase aplicații industriale, este faptul că măsurătorile se efectuează fără contact. Acest lucru elimină preocupările legate de influența senzorilor asupra elementului examinat, așa cum se întâmplă în cazul măsurătorilor de contact. Mai mult, sistemele de viziune permit realizarea acelorași sarcini mai rapid decât metodele de contact.
Mașină sau om?
De zeci de ani, obiectivul a fost automatizarea cât mai mare a procesului de producție și eliminarea factorului uman, care este semnificativ mai predispus la erori și nu poate garanta întotdeauna repetabilitatea rezultatelor. Un alt aspect care pledează în favoarea mașinilor este viteza de operare. Liniile de producție automate pot nu doar efectua o anumită operație mai rapid, ci și menține această viteză 24 de ore pe zi, șapte zile pe săptămână, fără a se confrunta cu problema oboselii cauzate de acțiuni repetitive. Sistemele de viziune joacă, desigur, un rol important în această stare de fapt, constituind un element complementar al multor linii de producție. Viziunea artificială îndeplinește atât un rol de control, cât și stă la baza multor sisteme de întreținere. Datorită ei, de exemplu, la inspecția suprafețelor, nu este nevoie să ne bazăm pe evaluarea subiectivă a omului, iar întregul proces poate avea loc automat într-o fracțiune de secundă. Omul, în schimb, poate juca un rol de control în raport cu sistemele de automatizare utilizate și poate asigura că producția se desfășoară fără probleme. Un alt rol important pe care mașinile nu îl pot îndeplini este cel al tuturor tipurilor de lucrări de service. Toate elementele liniei de producție trebuie menținute în cea mai bună stare posibilă pentru a garanta o funcționare lungă și neîntreruptă.
Industria 4.0
Viziunea artificială se integrează perfect în ideea Industriei 4.0. Acesta este următorul pas evolutiv după automatizarea procesului de fabricație. Industria 4.0 presupune integrarea completă a mașinilor care cooperează prin intermediul standardelor internetului, utilizarea algoritmilor avansați de auto-învățare, precum și inspecția vizuală complet automată. Deși termenul în sine este încă relativ nou, se observă un interes tot mai mare pentru noile soluții, destinate centrelor de producție și industriale. Industria 4.0 presupune crearea unui Internet al Lucrurilor în incinta fabricii, unde sistemele avansate controlează procesele și iau decizii în timp real.
Deep Learning
Tehnologia deep learning reprezintă cea mai recentă tendință în sistemele de viziune artificială, care poate aduce beneficii deosebite, printre altele, în aplicațiile industriale. Deep learning este un termen general pentru algoritmii de auto-învățare, unde computerul îndeplinește sarcini naturale pentru creierul uman. O aplicație exemplificativă poate fi clasificarea obiectelor bune și a celor defecte. În mod standard, crearea unui sistem pentru o astfel de sarcină ar necesita scrierea unui algoritm care să conțină instrucțiuni despre cum să recunoască defectele. Datorită deep learning-ului, este suficient să se furnizeze programului doar imagini ale obiectelor bune și defecte, iar sistemul va recunoaște și va învăța singur după ce caracteristici să efectueze clasificarea. Această abordare nu numai că economisește timp, dar deschide și calea către noi aplicații, imposibil de realizat anterior.
Aplicații
În industrie, se aplică principiul: nu există locuri în care automatizarea producției să nu se rentabilizeze. Dacă totuși se întâmplă așa, acest lucru se datorează doar unei integrări prost planificate. Același lucru este valabil și pentru viziunea artificială. Locurile în care sistemele de viziune își pot dovedi eficiența pot fi enumerate la nesfârșit. De la aplicații de control, prin sisteme de întreținere, până la dispozitive autonome bazate în principal pe viziunea artificială.
Viziunea artificială este indispensabilă pentru analiza rapidă a componentelor electronice foarte precise. Efectuarea unei inspecții fluide nu ar fi posibilă dacă ar fi făcută de un om. O dificultate suplimentară este și faptul că aceste elemente sunt de obicei foarte mici, ceea ce practic face ca inspecția unor astfel de obiecte să depindă de sistemele de viziune.
Un sistem de camere se va dovedi excelent, de exemplu, la verificarea completeței unui obiect. O astfel de operație este utilă în special la toate tipurile de încărcare, atât în ceea ce privește ambalarea produselor în cutii, cât și aranjarea acestora pe paleți. Dacă este detectat un colet incomplet, computerul este notificat automat și ia decizia ce acțiuni să întreprindă. O altă sarcină ideală pentru viziunea artificială sunt toate tipurile de inspecții de măsurare și controlul poziției obiectelor. Pe baza acestuia din urmă își bazează funcționarea sistemele de „bin picking”, datorită cărora brațul robotului poate prelua elemente dispuse aleatoriu într-un container, fără a le ordona în prealabil.
Alte moduri interesante de utilizare a tehnologiei de viziune artificială includ toate tipurile de sisteme OCR (Optical Character Recognition) pentru recunoașterea caracterelor, pe baza imaginilor raster. Sarcina OCR poate fi citirea etichetelor de toate tipurile și extragerea automată a datelor de pe ambalaje. Cititoarele de coduri, atât cele pentru coduri de bare 1D obișnuite, cât și pentru coduri QR 2D, sunt de asemenea sisteme de viziune artificială. În sistemele de viziune sunt incluse și sortatoarele optice, care funcționează atât in-line, cât și off-line. Aceste dispozitive sunt o combinație a unui sistem de camere și a unui mecanism de respingere. Sortatoarele optice pot atinge o eficiență de până la câteva zeci de tone de material sortat, cu o precizie de aproape sută la sută. Aceste mașini sunt utilizate pe scară largă pentru sortarea alimentelor precum cereale, fructe, legume, precum și pentru produse anorganice precum ceramică, minerale, sticlă, deșeuri.
Exemplele prezentate sunt doar soluții tipice, deja utilizate în repetate rânduri, care folosesc sisteme de viziune. Cu toate acestea, fiecare problemă constituie un subiect separat, interesant, care deschide noi domenii de posibilități pentru viziunea artificială. Dezvoltarea continuă atât a componentelor de viziune, cât și a software-ului contribuie la crearea de soluții din ce în ce mai accesibile și mai rentabile.
