मशीन व्हिजन म्हणजे काय आणि ते कसे मदत करू शकते?

मशीन व्हिजन कसे कार्य करते हे समजून घेणे आपल्याला मशीन व्हिजन उत्पादन किंवा प्रक्रियेमधील विशिष्ट अनुप्रयोग समस्या सोडवते की नाही हे निर्धारित करण्यात मदत करू शकते.

उत्पादन लाइन किंवा प्रक्रियेसाठी मशीन (संगणक, कृत्रिम) दृष्टी काय करू शकते आणि काय करू शकत नाही हे लोकांना सहसा समजत नाही. हे कसे कार्य करते हे समजून घेणे लोकांना अनुप्रयोगातील समस्यांचे निराकरण करेल की नाही हे ठरवण्यात मदत करू शकते. तर संगणक दृष्टी म्हणजे नेमके काय आणि ते प्रत्यक्षात कसे कार्य करते?

कृत्रिम दृष्टी हे एक आधुनिक तंत्रज्ञान आहे ज्यामध्ये भौतिक जगाच्या प्रतिमा प्राप्त करणे, प्रक्रिया करणे आणि विश्लेषण करणे यासाठी साधने समाविष्ट आहेत ज्यामुळे डिजिटल प्रक्रियांचा वापर करून मशीनद्वारे अर्थ लावला जाऊ शकतो आणि वापरला जाऊ शकतो.

उद्योगात कृत्रिम दृष्टीचा वापर

संगणक दृष्टी म्हणजे एक किंवा अधिक कॅमेर्‍यांचा वापर आपोआप वस्तूंचे निरीक्षण आणि विश्लेषण करण्यासाठी, बहुतेकदा औद्योगिक किंवा उत्पादन वातावरणात. परिणामी डेटा नंतर प्रक्रिया किंवा उत्पादन क्रियाकलाप नियंत्रित करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो.

हे तंत्रज्ञान मशीन्सना प्रत्येक कार्यासाठी योग्य निर्णय घेण्यासाठी आवश्यक असलेली माहिती देऊन कार्यांची विस्तृत श्रेणी स्वयंचलित करते.

उद्योगात कृत्रिम दृष्टीचा वापर उत्पादन प्रक्रियेच्या ऑटोमेशनला परवानगी देतो, ज्यामुळे गुणवत्ता नियंत्रण आणि प्रत्येक टप्प्यावर अधिक लवचिकता वापरून चांगले उत्पादन परिणाम मिळतात.

सध्या, औद्योगिक कृत्रिम दृष्टीच्या वापरामुळे उत्पादन प्रक्रियेत लक्षणीय सुधारणा झाली आहे. यामुळे ऑटोमोटिव्ह आणि फूडपासून इलेक्ट्रॉनिक्स आणि लॉजिस्टिक्सपर्यंत, कमी खर्चात आणि उद्योगाच्या जवळजवळ सर्व क्षेत्रांमध्ये उच्च दर्जाची उत्पादने मिळवणे शक्य झाले आहे.

ठराविक वापर म्हणजे असेंब्ली लाईन आहे जिथे इमेज घेते आणि त्यावर प्रक्रिया करणार्‍या भागावर ऑपरेशन केल्यानंतर कॅमेरा ट्रिगर होतो. एखाद्या विशिष्ट वस्तूची स्थिती, त्याचा रंग, आकार किंवा आकार आणि वस्तूची उपस्थिती तपासण्यासाठी कॅमेरा प्रोग्राम केला जाऊ शकतो.

मशीन व्हिजन मानक 2D मॅट्रिक्स बारकोड शोधू आणि डीकोड करू शकते किंवा मुद्रित वर्ण देखील वाचू शकते. उत्पादन तपासल्यानंतर, सामान्यतः एक सिग्नल व्युत्पन्न केला जातो जो उत्पादनाचे पुढे काय करायचे हे निर्धारित करतो. हा भाग कंटेनरमध्ये टाकला जाऊ शकतो, शाखा कन्व्हेयरकडे नेला जाऊ शकतो किंवा इतर असेंब्ली ऑपरेशन्समध्ये पाठविला जाऊ शकतो आणि तपासणीचे परिणाम सिस्टममध्ये ट्रॅक केले जातात.

कोणत्याही परिस्थितीत, कॉम्प्युटर व्हिजन सिस्टीम एखाद्या वस्तूपेक्षा जास्त माहिती देऊ शकते साधे स्थान सेन्सर.

संगणक दृष्टी सामान्यतः वापरली जाते, उदाहरणार्थ, यासाठी:

• QA,
• रोबोटचे नियंत्रण (मशीन),
• चाचणी आणि कॅलिब्रेशन,
• रिअल-टाइम प्रक्रिया नियंत्रण,
• माहिती मिळवणे,
• मशीन निरीक्षण,
• वर्गीकरण आणि मोजणी.

अनेक उत्पादक तपासणी कर्मचार्‍यांऐवजी स्वयंचलित संगणक दृष्टी वापरतात कारण ते पुनरावृत्ती तपासणीसाठी अधिक योग्य आहे. हे वेगवान, अधिक वस्तुनिष्ठ आणि चोवीस तास कार्य करते.

संगणक दृष्टी प्रणाली प्रति मिनिट शेकडो किंवा हजारो भागांची तपासणी करू शकते आणि मानवांपेक्षा अधिक सुसंगत आणि विश्वासार्ह तपासणी परिणाम प्रदान करू शकते. दोष कमी करून, महसूल वाढवून, कॉम्प्युटर व्हिजनसह भागांचे अनुपालन आणि ट्रॅकिंग सुलभ करून, उत्पादक पैसे वाचवू शकतात आणि त्यांचा नफा वाढवू शकतात.

मशीन दृष्टी कशी कार्य करते

औद्योगिक ऑटोमेशनच्या क्षेत्रातील एक स्वतंत्र फोटोसेल हा सर्वात सोपा सेन्सर आहे. आपण त्याला "डिस्क्रिट" किंवा डिजिटल म्हणतो याचे कारण म्हणजे त्यात फक्त दोन अवस्था आहेत: चालू किंवा बंद.

वेगळ्या फोटोसेल (ऑप्टिकल सेन्सर) च्या ऑपरेशनचे तत्त्व म्हणजे प्रकाश किरण प्रसारित करणे आणि प्रकाश एखाद्या वस्तूद्वारे परावर्तित होतो की नाही हे निर्धारित करणे. कोणतीही वस्तू नसल्यास, प्रकाश फोटोसेल रिसीव्हरमध्ये परावर्तित होत नाही. एक इलेक्ट्रिकल सिग्नल, सामान्यतः 24 V, रिसीव्हरशी जोडलेला असतो.

ऑब्जेक्ट उपस्थित असल्यास, सिग्नल चालू केला जातो आणि कृती करण्यासाठी नियंत्रण प्रणालीमध्ये वापरला जाऊ शकतो. जेव्हा ऑब्जेक्ट हटविला जातो, तेव्हा सिग्नल पुन्हा बंद केला जातो.

असा सेन्सर अॅनालॉग देखील असू शकतो. दोन राज्यांऐवजी, i.e. बंद आणि चालू, ते त्याच्या रिसीव्हरकडे किती प्रकाश परत येत आहे हे दर्शवणारे मूल्य परत करू शकते. हे 0 (म्हणजे प्रकाश नाही) पासून 255 (म्हणजे भरपूर प्रकाश) पर्यंत 256 मूल्ये परत करू शकते.

एखाद्या वस्तूला उद्देशून चौकोन किंवा आयताकृती अॅरेमध्ये हजारो लहान अॅनालॉग फोटोसेलची कल्पना करा.हे सेन्सर ज्या स्थानाकडे निर्देश करत आहे त्या स्थानाच्या परावर्तिततेच्या आधारावर ऑब्जेक्टची काळी आणि पांढरी प्रतिमा तयार करेल. या प्रतिमांमधील वैयक्तिक स्कॅन बिंदूंना "पिक्सेल" म्हणतात.

अर्थात, प्रतिमा तयार करण्यासाठी हजारो लहान फोटोइलेक्ट्रिक सेन्सर वापरले जात नाहीत. त्याऐवजी, लेन्स प्रतिमेला प्रकाश शोधकांच्या अर्धसंवाहक अॅरेवर केंद्रित करते.

हे मॅट्रिक्स CCD (चार्ज कपल्ड डिव्हाइस) किंवा CMOS (पूरक मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर) सारख्या प्रकाश-संवेदनशील सेमीकंडक्टर उपकरणांच्या अॅरेचा वापर करते. या मॅट्रिक्समधील वैयक्तिक सेन्सर्स पिक्सेल आहेत.

संगणक दृष्टी प्रणालीचे चार मुख्य घटक

संगणक दृष्टी प्रणालीचे चार मुख्य घटक आहेत:

• लेन्स आणि प्रकाशयोजना;
• प्रतिमा सेन्सर किंवा कॅमेरा;
• प्रोसेसर;
• परिणाम हस्तांतरित करण्याचा मार्ग, भौतिक इनपुट/आउटपुट (I/O) कनेक्शनद्वारे किंवा इतर संप्रेषण पद्धतीद्वारे.

कॉम्प्युटर व्हिजन कलर पिक्सेल स्कॅनिंग वापरू शकते आणि अनेकदा पिक्सेलच्या खूप मोठ्या अॅरेचा वापर करू शकते. आकार, किनारी स्थिती, गती आणि घटकांची एकमेकांशी संबंधित स्थिती निर्धारित करण्यासाठी कॅप्चर केलेल्या प्रतिमांवर सॉफ्टवेअर साधने लागू केली जातात.

लेन्स इमेज कॅप्चर करतात आणि प्रकाशाच्या स्वरूपात सेन्सरवर प्रसारित करतात. संगणक दृष्टी प्रणाली अनुकूल करण्यासाठी, कॅमेरा योग्य लेन्ससह जोडला जाणे आवश्यक आहे.

लेन्सचे अनेक प्रकार असले तरी, निश्चित फोकल लेन्थ लेन्स सामान्यतः कॉम्प्युटर व्हिजन ऍप्लिकेशन्समध्ये वापरल्या जातात. निवडताना तीन घटक महत्त्वाचे आहेत: दृश्य क्षेत्र, कार्यरत अंतर, कॅमेरा सेन्सर आकार.

प्रतिमेवर प्रकाश विविध प्रकारे लागू केला जाऊ शकतो. प्रकाश कोणत्या दिशेने येत आहे, त्याची चमक, आणि लक्ष्याच्या रंगाच्या तुलनेत त्याचा रंग किंवा तरंगलांबी हे कॉम्प्युटर व्हिजन वातावरणाची रचना करताना विचारात घेण्यासारखे महत्त्वाचे घटक आहेत.

चांगली प्रतिमा मिळविण्यासाठी प्रकाशयोजना हा महत्त्वाचा भाग असला तरी, प्रतिमेला किती प्रकाश मिळतो यावर परिणाम करणारे आणखी दोन घटक आहेत. लेन्समध्ये छिद्र नावाची सेटिंग समाविष्ट असते, जी लेन्समध्ये कमी किंवा जास्त प्रकाश टाकण्यासाठी उघडते किंवा बंद होते.

एक्सपोजर वेळेसह एकत्रितपणे, कोणतीही प्रकाशयोजना लागू होण्यापूर्वी पिक्सेल अॅरेला किती प्रकाश पडतो हे निर्धारित करते. शटर स्पीड किंवा एक्सपोजर वेळ निर्धारित करते की प्रतिमा पिक्सेलच्या मॅट्रिक्सवर किती काळ प्रक्षेपित केली जाते.

संगणकाच्या दृष्टीमध्ये, शटर इलेक्ट्रॉनिक पद्धतीने नियंत्रित केले जाते, सहसा मिलिसेकंद अचूकतेसह. प्रतिमा कॅप्चर केल्यानंतर, सॉफ्टवेअर साधने लागू केली जातात. काही विश्लेषणापूर्वी (प्री-प्रोसेसिंग) वापरले जातात, इतरांचा अभ्यास केला जात असलेल्या ऑब्जेक्टचे गुणधर्म निर्धारित करण्यासाठी केला जातो.

प्रीप्रोसेसिंग दरम्यान, तुम्ही कडा धारदार करण्यासाठी, कॉन्ट्रास्ट वाढवण्यासाठी किंवा अंतर भरण्यासाठी इमेजवर प्रभाव लागू करू शकता. या कार्यांचा उद्देश इतर सॉफ्टवेअर साधनांच्या क्षमता सुधारणे हा आहे.

कृत्रिम दृष्टी हे एक तंत्रज्ञान आहे जे मानवी दृष्टीचे अनुकरण करते आणि आपल्याला उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान प्राप्त केलेल्या प्रतिमा प्राप्त करण्यास, प्रक्रिया करण्यास आणि अर्थ लावण्याची परवानगी देते.कृत्रिम दृष्टी मशीन निर्णय घेण्यासाठी आणि स्वयंचलित प्रक्रियेद्वारे सर्वात सोयीस्कर मार्गाने कार्य करण्यासाठी उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान प्राप्त झालेल्या माहितीचे विश्लेषण आणि डीकोड करतात. या प्रतिमांची प्रक्रिया मशीनशी संबंधित सॉफ्टवेअर वापरून केली जाते आणि प्राप्त डेटाच्या आधारे, प्रक्रिया चालू ठेवणे आणि असेंबली लाईनवर संभाव्य त्रुटी ओळखणे शक्य आहे.

संगणक दृष्टीचे ध्येय

येथे काही सामान्य साधने आहेत जी तुम्ही तुमच्या लक्ष्याबद्दल माहिती मिळवण्यासाठी वापरू शकता:

• पिक्सेल गणना: ऑब्जेक्टमधील प्रकाश किंवा गडद पिक्सेलची संख्या दर्शविते.
• एज डिटेक्शन: ऑब्जेक्टची धार शोधा.
• मापन (मेट्रोलॉजी): एखाद्या वस्तूचे परिमाण (उदा. मिलिमीटरमध्ये) मोजणे.
• नमुना ओळख किंवा नमुना जुळणे: विशिष्ट नमुने शोधा, जुळवा किंवा मोजा. यामध्ये फिरवता येणारी वस्तू शोधणे, दुसर्‍या ऑब्जेक्टद्वारे अर्धवट लपविले जाऊ शकते किंवा इतर वस्तू असू शकतात.
• ऑप्टिकल कॅरेक्टर रिकग्निशन (ओसीआर): अनुक्रमांकांसारख्या मजकुराचे स्वयंचलित वाचन.
• बारकोड, डेटा मॅट्रिक्स आणि 2D बारकोड वाचन: विविध बारकोडिंग मानकांमध्ये समाविष्ट असलेला डेटा गोळा करा.
• स्पॉट डिटेक्शन: प्रतिमेसाठी संदर्भ बिंदू म्हणून एकमेकांशी जोडलेल्या पिक्सेलच्या पॅचसाठी (जसे की राखाडी ऑब्जेक्टमधील ब्लॅक होल) प्रतिमा तपासते.
• रंग विश्लेषण: रंगानुसार भाग, उत्पादने आणि वस्तू ओळखा, गुणवत्तेचे मूल्यांकन करा आणि रंगानुसार घटक हायलाइट करा.

उत्तीर्ण/अयशस्वी किंवा पुढे/पुढे न जाणे हे निर्धारित करण्यासाठी लक्ष्य मूल्यांशी तुलना करण्यासाठी तपासणी डेटा मिळविण्याचा हेतू सहसा वापरणे असते.

उदाहरणार्थ, कोड किंवा बारकोड स्कॅन करताना, परिणामी मूल्याची तुलना संग्रहित लक्ष्य मूल्याशी केली जाते. मापनाच्या बाबतीत, मोजलेल्या मूल्याची योग्य मूल्ये आणि सहिष्णुतेशी तुलना केली जाते.

अल्फान्यूमेरिक कोड तपासताना, OCR मजकूर मूल्याची तुलना योग्य किंवा लक्ष्य मूल्याशी केली जाते. पृष्ठभागावरील दोष तपासण्यासाठी, दोषांच्या आकाराची गुणवत्ता मानकांद्वारे अनुमत कमाल आकाराशी तुलना केली जाऊ शकते.

गुणवत्ता नियंत्रण

उद्योगात मशीन व्हिजनची प्रचंड क्षमता आहे. या कृत्रिम दृष्टी प्रणालींचा वापर करण्यात आला आहे रोबोटिक्स मध्ये, गुणवत्ता नियंत्रण किंवा सदोष उत्पादनांचा शोध यासारख्या उत्पादनाच्या विविध टप्प्यांसाठी स्वयंचलित उपाय ऑफर करण्याची परवानगी द्या.

गुणवत्ता नियंत्रण पद्धती आणि साधनांचा एक संच आहे जो आम्हाला उत्पादन प्रक्रियेतील त्रुटी ओळखण्यास आणि त्या दूर करण्यासाठी योग्य उपाययोजना करण्यास अनुमती देईल. हे अंतिम उत्पादनावर अधिक संपूर्ण नियंत्रण प्रदान करते, हे सुनिश्चित करते की जेव्हा ते ग्राहकांपर्यंत पोहोचते तेव्हा ते विशिष्ट आणि स्थापित गुणवत्ता मानकांची पूर्तता करते.

अशा प्रकारे, किमान गुणवत्ता आवश्यकता पूर्ण न करणारी उत्पादने प्रक्रियेतून वगळली जातात, ज्यामुळे उत्पादन प्रक्रियेतील संभाव्य व्यत्यय दूर होतात. हे सतत तपासणी आणि यादृच्छिक चाचण्या आयोजित करून साध्य केले जाते.

उत्पादनामध्ये गुणवत्ता नियंत्रणाच्या वापराचे अनेक फायदे आहेत:

• उत्पादकता वाढवा;
• सामग्रीचे नुकसान कमी;
• भाव उतरणे;
• अंतिम उत्पादनाची सर्वोत्तम गुणवत्ता.

संगणक दृष्टी मध्ये संप्रेषण

प्रोसेसर आणि सॉफ्टवेअरद्वारे प्राप्त झाल्यानंतर, ही माहिती विविध उद्योग मानक संप्रेषण प्रोटोकॉलद्वारे नियंत्रण प्रणालीमध्ये प्रसारित केली जाऊ शकते.

प्रमुख संगणक दृष्टी प्रणाली सहसा इथरनेट/आयपी, प्रोफिनेट आणि मॉडबस टीसीपीला समर्थन देतात. RS232 आणि RS485 सिरीयल प्रोटोकॉल देखील सामान्य आहेत.

डिजीटल I/O हे सहसा ऍक्च्युएशन सिस्टीममध्ये तयार केले जाते आणि परिणामांचे रिपोर्टिंग सोपे करते. संगणक दृष्टी संप्रेषण मानके देखील उपलब्ध आहेत.

निष्कर्ष

कृत्रिम दृष्टी प्रणालींमध्ये विविध प्रकारचे ऍप्लिकेशन्स आहेत आणि ते वेगवेगळ्या उद्योगांसाठी आणि प्रत्येक उत्पादन लाइनच्या विविध गरजांसाठी अनुकूल केले जाऊ शकतात. आज, कोणतीही कंपनी जी विशिष्ट मानकानुसार उत्पादने बनवते ती त्यांच्या उत्पादन प्रक्रियेचा भाग म्हणून संगणकाच्या दृष्टीचा लाभ घेऊ शकते.

कृत्रिम दृष्टी प्रणालीची भौतिक तत्त्वे आणि क्षमता समजून घेणे हे एखाद्या विशिष्ट प्रकरणात उत्पादन प्रक्रियेसाठी योग्य आहे की नाही हे ठरवण्यासाठी उपयुक्त ठरू शकते. सर्वसाधारणपणे, मानवी डोळा जे काही पाहू शकतो, कॅमेरा पाहू शकतो (कधी कधी जास्त, कधी कमी), परंतु ही माहिती डीकोड करणे आणि प्रसारित करणे खूप गुंतागुंतीचे असू शकते.