Generic placeholder image

کاربردهای بینایی ماشین

کاربردهای بینایی ماشین

طبق تعریفی از انجمن تصویر برداری خودکار  (AIA)، این فناوری شاخه هایی مانند ابزار های کارآمد صنعتی و غیر صنعتی که در آن سخت افزار و نرم افزار ترکیب شده و بر اساس ضبط و پردازش های تصویری کنترل های عملیاتی را انجام خواهد داد که در انتها به صورت داده هایی خروج پیدا می کند .

·         یک ماشین چگونه نگاه می کند ؟

برای درک بهتر این موضوع بهتر است به بک مثال ساده بپردازیم؛ زمانی که در یک کارخانه تولید نوشیدنی بطری ها پر شده و بر روی ریل در حال حرکت هستند از قسمتی که دارای سنسور تصویر برداری است عبور می کنند و این سیستم با فلش کامل این بطری ها عکس را به سیستم انتقال داده و مقدار نوشیدنی داخل بطری با تایید می کند، در واقع این عمل با پردازش تصویر متفاوت بوده و برای ایجاد داده های مورد نیاز استفاده می شود .
بینایی ماشین بر اساس الگوریتم های تعریف شده عمل می کند و مسیری که برا آن تعیین شده است را دنبال می کند، اگر داده ای در مقابل ماشین قرار گیرد و خارج از الگوریتم باشد، سیستم داده را رد کرده و غیر مجاز شناسایی می کند و تمام این ها دارای مولفه هایی هستند:( حسگرها ، دوربین های آنالوگ و دیجیتال و نرم افزار های رایانه و ... ).

·        شروع ماشین

در برنامه های بینایی ماشین اولین قدم چه در سطح تایید یک مونتاژ ساده یا یک سیستم رباتیک سه بعدی استفاده از تطبیق الگو در محدوده دوربین برای شناسایی و تایید است.
در واقع شناسایی ظاهری اشیا در نگاه اول ممکن است کاری ساده به نظر بیاید اما در شرایط تولید و محیط واقعی این امر گاهی بسیار چالش برانگیز است؛ و باید دانست که برای رسیدن به نتایج دقیق، قابل اعتماد و قابل تکرار نیاز به هوش کافی برای مقایسه درست و دسترسی به داده های دقیق بسیار تعیین کننده است.
معقوله بعدی در تحلیل این موضوع راهنمایی است، که به دو شاخه تقسیم می شود؛ قسمت اول به راهنمایی ماشین برای پیدا کردن موقعیت و جهت یک قعطه برای مقایسه و تایید آن است و قسمت دوم به راهنمایی ماشین برای تعیین و فضا و موقعیت دو بعدی و سه بعدی توسط سیستم رباتیک اشاره دارد. 
سیستم بینایی ماشین به دلیل سرعت بالا در انتقال و دریافت داده ها بسیار کارآمد تر از سیستم های دستی یا چک لیست های دستی است که چندین برابر نیز دقت بالاتری داشته و ریزبین تر عمل می کند.
در کنار تمام این موارد باید اشاره کرد که سیستم های بینایی ماشین برای شناسایی قطعه از مواردی مانند بارکد روی محصول، برچسب های روی قطعه یا دیگر الگو های منحصر به فرد خود استفاده می کنند، که گاهی نیز این نوآوری ها امکان ایجاد اختلالاتی را در سیستم به وجود می آورد؛ اما همگی قابل حل و رفع می باشند.

 

 

·        اجزای بینایی ماشین

در این سیستم هر یک این اجزا عملکرد خاص خود را دارند و حتی در خارج از این فناوری جداگانه نیز مورد استفاده قرار
می گیرند اما در کنار یکدیگر نقشی تاثیرگذار ایفا می کنند که بینایی ماشین آن ها را شامل می شود.
این موارد شامل 5 سیستم هستند که آن ها را نام می بریم :
*سیستم روشنایی
*سیستم نوری (لنز)
*سنسور
*سیستم پردازش بینایی
*سیستم ارتباطی
1- سیستم روشنایی : انتخاب نور برای به حداکثر رساندن بازدهی بسیار مهم و مورد نیاز است، البته برای رسیدن به این هدف تغییراتی نیاز است که این تغییرات به شرایط و روش استفاده بسنگی دارد؛ برای مثال شدت نور، رنگ نور، محل قرار گیری منبع نور نسبت به قطعه و سبک نور ( مثلا LED) نمونه هایی از این موارد هستند .
2- سیستم نوری (لنز) : این وسیله یک لنز یا یک دوربین است که آن را با سایر اجزا مانند سنسور ادغام می کنند. انتخاب این لنز در بینایی ماشین امکان دید را فراهم می کند؛ لنز عمق فوکوس و نقطه کانونی را تعیین می کند که هر دو برای مشاهده ویژگی ها در پردازش سیستم نیاز هستند.
سیستم های نوری ممکن است قابل تعویض یا ثابت باشند، یا دارای فاصله کانونی زیاد بوده و در عین حال بزرگنمایی بیشتری در تصویر ایجاد کرده و میدان دید را کم می کنند که انتخاب و استفاده از تمامی این عوامل بسته به عملکرد و ابعاد استفاده از سیستم است. 
3- سنسور : سنسور های مورد استفاده در فناوری بینایی ماشین وظیفه دارند نور را از سیستم نوری گرفته و آن را به تصاویر یا پیکسل هایی در قالب یک خروجی نهایی تبدیل کنند؛ در واقع سنسور هایی که وضوح بالاتری دارند تعداد پیکسل های بیشتری را تحویل می دهند که به معنای کیفیت تصویر بیشتر و توانایی بیشتر در حل موارد ریز و درشت است و این وضوح بالاتر باعث می شود که دقت اندازه گیری سیستم بینایی ماشین بیشتر و بیشتر افزایش یابد. 
4- سیستم پردازش بینایی ماشین : این سیستم داده هایی که به تصویر دیجیتال تبدیل شده اند را با استفاده از نرم افزار ها و عملکرد های خاص تحت پردازش و تحلیل قرار  می دهد و پس از ارزیابی نیز آن ها را تحت نظر قرار می دهد که خود شامل یک پروسه است : 
A : تحویل گرفتن تصویر دیجیتال از حسگر
B  : قبل از پردازش تصاویر باز هم آنان را در معرض اندازه گیری قرار می دهد
C : تجزیه و تحلیلی دقیق تر برای پرداختن به نکات خاص قطعات
D : اندازه گیری ویژگی های مورد نیاز و مقایسه با انتظارات تعریف شده
 E : نتیجه گیری نهایی به صورت عبور یا عدم عبور از این قسمت 
5- سیستم ارتباطی : پس از پایان وظایف پردازش بینایی نوبت به پروتکل های ارتباطی می رسد؛ هدف این عنصر ایجاد یک قالب خروجی استاندارد است که بستر و سیگنالی را جها هدایت سایر اجزا برای خروج فراهم آورد و در کنار آن سیستم های مجتمعی بینایی ماشین می توانند از این خروجی ها برای سایر سیستم های دیگر نیز استفاده کنند.

·        مزایای بینایی ماشین

این فناوری مزیت ها و فوایدی را در اختیار خط تولید و تولید کنندگان قرار می دهد که به آن ها اشاره میکنیم : 
1 کاهش تعداد نقص ها 
2- افزایش عملکرد تولید 
3- کاهش در زمان خرابی 
4- توانایی ردیابی و بهبود قطعات در تولید 
5- تسهیل در انطباق با مقررات تولید
کاهش نقص در محصولات باعث بالا تر رفتن بازدهی و کاهش هزینه های تولید برای شرکت می شود که تمامی این ها بر رضایت و خرید بهتر محصولات تاثیر مستقیم دارد، زیرا گاهی تنها یک نقص کوچک باعث صدمه به شهرت و برند یک محصول می شود .
یکی از مهم ترین پارامتر ها در تولید استفاده مناسب از زمان، هزینه ها و مواد اولیه است که اگر عملکرد درستی در حال انجام باشد تاثیرات آن نیز مشخص میشود؛ مانند حذف سریع محصولات معیوب که در نتیجه باعث می شود مواد اولیه برای ساخت محصول سالم به کار گرفته شود و بینایی ماشین این کار را بر عهده دارد. 
زمانی که محصولی در خط تولید دچار جابجایی یا تغییر موقعیت شود این فناوری با ردیابی آن، قبل از ایجاد اختلال برای ماشین آن را از خط تولید جدا می کند . 
برخی از محصولات مانند مواد غذایی یا دارویی که دارای حساسیت های زیادی هستند که  باید عملکرد تولید خود را دقیقا طبق مقررات تنطیم کنند، برای مثال صحت و خوانایی بارکد یا وضوح و سلامت برچسب باید با دقت بالایی مورد بررسی قرار گیرد .

·        جمع بندی

وقتی که در سیستم بازرسی، نظارت توسط انسان ها و به صورت دستی انجام شود ضریب خطا بسیار بالا می رود و باعث کاهش بازدهی و عملکرد مناسب می شود؛ اما فناوری بینایی ماشینی که با سیستم های خستگی ناپذیر بی وقفه کار می کند و در صد خطای بسیار کمی دارد برای همگی کارآمد تر و مناسب تر است.
بینایی ماشین نیز مانند سایر شاخه های فناوری و تکنولوژی همواره باید در اختیار انسان بوده و برای بهبود و کارایی امور و محصولات به درستی مورد استفاده قرار بگیرد؛ در این مقاله نیز تلاش شده است که تا حد امکان اطلاعات مورد نیاز برای اکثریت در اختیار شما قرار گیرد و به صورت دقیقی با مبحث بینایی ماشین، چرایی ها و کاربرد های آن آشنا شوید و ابهاماتی را برای شما بر طرف کنیم .
دانش بینایی ماشین آنقدر گسترده است که در تمامی شاخه های صنعت در جهان گسترده است و از آن استفاده می شود؛ برای مثال :
1- نظامی : در صنعت نطامی و پدافند ها از این فناوری برای هدایت موشک ها به صورت خودکار و قفل شدن آن بر نقطه ای خاص استفاده می شود .
2- شهر سازی : با عکس برداری های هوایی و ماهواره ای و استفاده از سیستم بینایی ماشین پردازش تصویر می توان برای اموری مانند کنترل ترافیک بهبود عملکرد سیستم ها را شاهد بود . 
3- کشاورزی : استفاده از این دانش در کشاورزی می تواند برای تقسیم اراضی یا بررسی خسارات وارد شده بر محیط زیست مورد استفاده و کاربردی باشد .