главная » новости-pro » техническое зрение: что это и как работает | виды и применение

Техническое зрение: что это и как работает

Техническое зрение – это аппаратно-программный комплекс, обеспечивающий восприятие, обработку и интерпретацию графической и видеографической информации. Например, в промышленности такие системы контролируют положение деталей и выявляют дефекты на их поверхности. В пищевой, химической и фармацевтической промышленности техническое зрение автоматически отслеживает качество продукции: проверяет геометрию блистерной упаковки таблеток, выявляет сколы на ампулах, контролирует однородность консистенции и герметичность упаковки. На складах техзрение помогает роботам находить нужные коробки и не сталкиваться друг с другом. По сути это способность оборудования видеть объекты, анализировать их и принимать решение без участия человека. В статье разберем, как устроены такие системы, из чего они состоят и где их применяют в реальной жизни.

Что такое техническое зрение

Техническое зрение представляет собой систему автоматического восприятия и анализа визуальной информации, позволяющую оборудованию самостоятельно распознавать объекты и выполнять с ними заданные операции. Если говорить более формально, система технического зрения это комплект из камер, освещения и программы, который встраивают в оборудование для автоматического контроля. Обычная камера просто записывает видео или делает снимок – дальше человек смотрит и принимает решение. А камера технического зрения это уже не просто устройство для съемки, а часть системы, которая сразу передает картинку для анализа. Система техзрения сама анализирует картинку и выдает результат: деталь бракованная, код считан, объект в нужной позиции.

Тут важно не путать с компьютерным зрением. Компьютерное зрение – это общее направление, алгоритмы и методы, как научить машину распознавать изображения. А техническое зрение – это когда эти методы встраивают в реальное оборудование на заводах, складах или в магазинах. То есть компьютерное зрение отвечает за то, как распознать, а техническое – за то, чтобы это работало в железе и решало конкретные задачи.

Как работает техническое зрение

Теперь разберем, как именно это работает на практике. В любой системе технического зрения, которая используется в промышленной автоматизации, заложен один и тот же принцип: увидел – проанализировал – решил – сделал.

1. Сначала камера захватывает изображение объекта. Важно, чтобы кадр был четким, поэтому используется правильное освещение и оптика, особенно если деталь движется быстро. Полученное изображение сразу передается в контроллер – это может быть отдельный компьютер или процессор, встроенный прямо в камеру.

2. Дальше в дело вступает программа. Она анализирует картинку по заданным параметрам:

сравнивает геометрию детали с эталонным чертежом

проверяет наличие и положение этикетки или маркировки

предотвращает выпуск бракованных изделий (ищет сколы, царапины, посторонние включения)

считывает штрихкоды или дату производства

3. После анализа система выдает результат. Если объект соответствует требованиям, он отправляется дальше по конвейеру. Если обнаружены отклонения – поступает команда на отбраковку: срабатывает пневмотолкатель, останавливается конвейер или включается сигнал оператору. Весь процесс от съемки до решения занимает доли секунды.

Так, например, проверяют этикетки на бутылках. Камера видит каждую бутылку, программа смотрит, на месте ли этикетка и ровно ли приклеена, и если что-то не так – бракованная бутылка вылетает с линии еще до упаковки. Человек даже не успевает заметить проблему, а система уже ее отсеяла.

Из чего состоит техническое зрение

Чтобы система технического зрения работала, нужно несколько компонентов. Каждый из них выполняет свою задачу, и если что-то убрать – ничего не заработает либо будет работать плохо.

Вот основные элементы, из которых собирают такие системы:

Камера. Это ключевой компонент захвата изображения. Обычные бытовые камеры не подходят для промышленных задач – здесь применяются специализированные промышленные камеры, которые обеспечивают высокую скорость съемки, четкость деталей и способны работать в цеховых условиях круглосуточно без перерыва. В зависимости от задачи используются черно-белые, цветные камеры или тепловизоры.

Смарт-камеры. Представляют собой интегрированные устройства, которые объединяют в себе камеру, процессор, память и программное обеспечение. Такие промышленные камеры способны самостоятельно анализировать и обрабатывать изображения, а также передавать результаты по сети или интерфейсу без подключения к внешнему компьютеру.

Объектив. Без объектива сенсор камеры не может сформировать изображение. Объектив фокусирует свет, позволяет рассмотреть мелкие детали или, наоборот, охватить большую площадь. В промышленных системах применяют объективы с фиксированным фокусом либо с возможностью изменения масштаба.

Освещение. Критически важный компонент, который многие недооценивают. Без правильно подобранного света камера не сможет выявить дефект или распознать код. Используются специальные светодиодные подсветки: кольцевые, линейные, косые – их конфигурация подбирается так, чтобы нужные элементы стали контрастными, а лишние уходили в тень.

Видеодатчики. Устройства, которые измеряют расстояние, скорость, угол, цвет и другие параметры посредством видеокамеры и лазера. Они применяются для контроля размеров, формы, положения и ориентации продукции, а также для детектирования наличия или отсутствия объектов на линии.

Профилировщики. Оборудование для измерения профиля или трехмерной формы объектов с использованием лазера и камеры. Используются для контроля геометрии, высоты, глубины, ширины и других пространственных характеристик изделий.

Сканеры кодов. Устройства для считывания и распознавания штрих-кодов, QR-кодов, Data Matrix и других символов кодирования. Применяются для идентификации и отслеживания товарных единиц, а также для хранения и верификации информации о продукции.

Контроллер или компьютер. Вычислительный узел, куда поступает изображение с камеры для обработки. Это может быть промышленный компьютер, одноплатный контроллер или вычислительный модуль, встроенный непосредственно в корпус смарт-камеры.

Программное обеспечение. Интеллектуальный компонент системы, представляющий собой набор алгоритмов, которые определяют, что именно видит камера. Программа сравнивает деталь с эталоном, выявляет дефекты, распознает символы и выдает решение о соответствии продукции заданным требованиям.

Отбраковщики. Исполнительные устройства, которые вытесняют с производственной линии продукцию, не соответствующую заданному эталону. Они обеспечивают физическое удаление бракованных изделий с конвейера после того, как система приняла решение об их несоответствии.

Все эти компоненты связываются между собой проводами или по сети, обмениваются сигналами и работают как единый организм. При этом систему настраивают под конкретную задачу: то, что подходит для проверки этикеток, не сработает для контроля сварных швов. Поэтому каждый раз компоненты подбирают индивидуально. В зависимости от того, какие компоненты выбрали, получаются разные виды технического зрения – например, 2D для контроля плоских поверхностей или 3D для объемных деталей.

Где применяется техническое зрение

Техническое зрение используется в различных сферах, где возникает необходимость в автоматическом анализе изображений для контроля продукции, идентификации объектов или управления движением механизмов. К числу основных отраслей применения относятся:

Производство и контроль качества. Камеры следят за размерами деталей, проверяют, нет ли сколов или царапин. Человек устает и может пропустить брак, а система работает круглосуточно.

Логистика и торговля. Сканеры на складах считывают штрихкоды с коробок, сортируют посылки. На кассах самообслуживания камеры распознают продукты, даже если покупатель положил их как попало.

Автомобилестроение. Техзрение помогает роботам точно попадать в стыки при сварке, проверяет зазоры между деталями кузова и качество окраски.

Пищевая промышленность. Продукты сортируют по размеру и цвету, проверяют целостность упаковки и читаемость этикеток со сроком годности, а также производится контроль уровня налива.

Фармацевтика. Системы контролируют уровень наполнения ампул, проверяют целостность блистеров и сверяют маркировку, чтобы исключить ошибки при сборке заказов.

Везде, где нужно принимать решение на основе изображения быстрее и точнее человека, техническое зрение постепенно заменяет или дополняет ручной контроль.

Заключение

Техническое зрение помогает автоматизировать производственный контроль и другие задачи контроля качества продукции, где раньше требовался человек. Системы работают быстрее, не устают и реже ошибаются. В итоге производство получает меньше брака, а затраты на проверку продукции снижаются.

В настоящее время внедрены нейросетевые технологии. Если ранее алгоритмы проверки задавались вручную, то современные системы обучаются на выборке примеров. Это позволяет выявлять дефекты, которые сложно формализовать и описать аналитически. В перспективе техническое зрение будет охватывать все новые области, где требуется оперативный и точный анализ изображений без участия человека.

Источник: Компания EMS

Помощник посетителя

Текущая

Текущая страница

Новости PRO: все рубрики

Выше на этой странице, вы можете ознакомиться с новостными материалами от производителей и поставщиков оборудования по различным отраслям и направленям, оставить свои комментарии.

Основная тематика новостного раздела: оборудование для предприятий торговли (магазины, склады); предприятий общественного питания (рестораны, фаст фуд, столовые, пищеблоки); пищевой промышленности и для пищевых производств малых предприятий.

Вопрос-ответ

Если Вам не удалось найти на страницах сайта искомой информации, или возникли другие вопросы – оформите заявку, укажите вашу потребность и получите бесплатную консультацию специалиста

On-line вопрос-ответ

База данных в справочной службе Oborud.info намного обширней, информация предоставляется ОПЕРАТИВНО и БЕСПЛАТНО!!!

Переходы