วิสัยทัศน์ของหุ่นยนต์: การวิเคราะห์หลักการ องค์ประกอบ และการประยุกต์อย่างครอบคลุม
ในยุคแห่งการพัฒนาทางเทคโนโลยีอย่างรวดเร็วในปัจจุบัน เทคโนโลยีการมองเห็นของหุ่นยนต์กำลังค่อยๆ กลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่สำคัญในด้านระบบอัตโนมัติ ตามข้อมูล ขนาดตลาดทั่วโลกของการมองเห็นเชิงกลไกมีมูลค่าถึง 11.4 พันล้านดอลลาร์ในปี 2564 และภายในปี 2565 ตัวเลขนี้คาดว่าจะเติบโตเป็น 12 พันล้านดอลลาร์ ซึ่งบ่งบอกถึงแนวโน้มขาขึ้นอย่างต่อเนื่อง สิ่งนี้บ่งชี้ว่าเทคโนโลยีการมองเห็นของหุ่นยนต์กำลังได้รับความสนใจและการใช้งานเพิ่มมากขึ้นทั่วโลก
1 โครงการทัศนศิลป์
ฟังก์ชั่นพื้นฐาน
การรับรู้: ฟังก์ชันการจดจำส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการระบุลักษณะของวัตถุเป้าหมาย เช่น ลักษณะที่ปรากฏ ความแม่นยำและความเร็วของการรู้จำบาร์โค้ดเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญในการวัดความสามารถในการรู้จำ
การวัด: ฟังก์ชันการวัดสามารถรับหน่วยขนาดของภาพและคำนวณขนาดทางเรขาคณิตของวัตถุเป้าหมายในภาพได้อย่างแม่นยำ การวัดรูปร่างที่มีความแม่นยำสูงและซับซ้อนเป็นข้อดีของวิชันซิสเต็มในฟังก์ชันนี้
การแปลเป็นภาษาท้องถิ่น: ในปัจจุบัน การแปลเป็นภาษาท้องถิ่นเป็นช่องที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งสามารถรับข้อมูลตำแหน่งของเป้าหมายสอง-และสามมิติ- โดยมีความแม่นยำและความเร็วเป็นตัวบ่งชี้การวัดหลัก
การตรวจจับ: ฟิลด์การตรวจจับคิดเป็น 50% ของฟังก์ชันวิชันซิสเต็ม และการดำเนินการคำนวณถือเป็นเรื่องท้าทาย โดยหลักแล้วจะเกี่ยวข้องกับการตรวจจับลักษณะหลังการประกอบและการตรวจจับข้อบกพร่องรอยขีดข่วนของรูปลักษณ์
สถานการณ์การใช้งาน
วิชันซิสเต็มร่วมกับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมใช้เพื่อนำทางการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์เป็นหลัก สถานการณ์เฉพาะสามารถแบ่งออกเป็นการจับ การตรวจจับ และการประมวลผล เป็นต้น หมวดหมู่การจับสามารถแบ่งย่อยเป็นการใช้งานต่างๆ ได้ เช่น การขนถ่าย การจัดวางบนพาเลท การเรียงลำดับ ฯลฯ หมวดหมู่กระบวนการส่วนใหญ่จะรวมถึงสถานการณ์การใช้งาน เช่น การติดกาว การขัด การเชื่อม ฯลฯ และมุ่งเน้นไปที่การจับเป็นหลัก
2 องค์ประกอบและหลักการของระบบการมองเห็น
ก. องค์ประกอบของระบบ
กล้องมองเห็น: หน้าที่หลักคือการจับภาพและรวบรวมข้อมูลภาพ
แหล่งกำเนิดแสง: จัดเตรียมฉากแหล่งกำเนิดแสงที่มีความเสถียรสำหรับระบบการมองเห็น เพื่อให้หุ่นยนต์ได้ภาพที่ชัดเจนยิ่งขึ้น
ฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์: รวมถึง CPU หน่วยความจำ ฮาร์ดดิสก์ ฯลฯ โดยส่วนใหญ่รับผิดชอบในการประมวลผลภาพ การคำนวณอัลกอริทึม และการจัดเก็บ
หุ่นยนต์: รับข้อมูลภาพ รับพิกัดทางกายภาพ และดำเนินงานการผลิตอัตโนมัติตามคำแนะนำด้วยภาพ
อุปกรณ์เครื่องกล: รวมถึงอุปกรณ์จับยึด สายพานลำเลียง ที่นั่งยกระดับ และอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆ หน้าที่หลักคือการช่วยหุ่นยนต์ในการปฏิบัติงานทางกายภาพให้เสร็จสิ้น
ข. การจำแนกประเภทระบบ
การมองเห็นด้วยตาข้างเดียว: นี่คือระบบการมองเห็นที่ใช้กันทั่วไปซึ่งใช้กล้องอุตสาหกรรมตัวเดียวในการรับภาพ ซึ่งโดยทั่วไปสามารถจับภาพได้เพียงสอง-ภาพเท่านั้น และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านหุ่นยนต์อัจฉริยะ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปัญหาเกี่ยวกับความแม่นยำของภาพและความเสถียรของข้อมูล จึงมักจำเป็นต้องทำงานร่วมกับเซ็นเซอร์ประเภทอื่นๆ
การมองเห็นแบบสองตา: ประกอบด้วยกล้องสองตัว ใช้หลักการของสามเหลี่ยมเพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึกของฉาก และสามารถสร้างรูปร่างสามมิติ-และตำแหน่งของวัตถุที่อยู่รอบๆ ขึ้นมาใหม่ได้ หลักการนี้คล้ายคลึงกับหลักการของสายตามนุษย์และค่อนข้างเรียบง่าย
Multi Vision: ด้วยการใช้กล้องหลายตัว จุดบอดจะลดลง และความน่าจะเป็นของการตรวจจับที่ผิดพลาดจะลดลง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการประกอบหุ่นยนต์อุตสาหกรรม และสามารถระบุและค้นหาวัตถุที่วัดได้อย่างแม่นยำ ปรับปรุงความฉลาดและความแม่นยำในการวางตำแหน่งของหุ่นยนต์ประกอบ
ค. หลักการถ่ายภาพ
การถ่ายภาพด้วยภาพส่วนใหญ่จะแปลงวัตถุที่ตรวจพบให้เป็นสัญญาณภาพโดยอิงจากอุปกรณ์รับภาพ (CMOS และ CCD) และส่งไปยังระบบประมวลผลภาพเฉพาะ แปลงข้อมูลความสว่างและสีของการกระจายพิกเซลเป็นสัญญาณดิจิทัล ระบบประมวลผลภาพแยกคุณลักษณะของเป้าหมายตามสัญญาณเหล่านี้ เช่น พื้นที่ ปริมาณ ตำแหน่ง ความยาว ฯลฯ และผลลัพธ์เอาต์พุตตามเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนที่ตั้งไว้ล่วงหน้าและเงื่อนไขอื่นๆ รวมถึงขนาด มุม จำนวน คุณสมบัติ/ไม่มีคุณสมบัติ การมีอยู่/ไม่มี ฯลฯ เพื่อให้บรรลุฟังก์ชันการจดจำอัตโนมัติ จากนั้นจึงควบคุมการทำงานของ-อุปกรณ์บนไซต์งานตามผลลัพธ์ของการเลือกปฏิบัติ
3. ความแตกต่างระหว่าง CCD และ CMOS
กล้อง CCD ใช้ CCD เพื่อแปลงภาพแสงเป็นสัญญาณดิจิตอลสำหรับการส่งสัญญาณ เซ็นเซอร์ประมวลผลภาพ CCD ใช้โหนดเอาต์พุตหนึ่งหรือสองสามโหนดในการอ่านสัญญาณ โดยมีความสม่ำเสมอในการส่งผ่านที่ดีและสามารถอ่านข้อมูลภาพทั้งหมดได้ อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องขยายแบนด์วิธของสัญญาณเอาท์พุต ส่งผลให้สิ้นเปลืองพลังงานสูง
กล้อง CMOS ใช้ CMOS เพื่อแปลงภาพออพติคอลให้เป็นสัญญาณดิจิตอลสำหรับการส่งสัญญาณ โดยใช้พิกเซลเดียวในการส่งสัญญาณ ซึ่งสามารถขยายสัญญาณพิกเซลเดียวและมีอัตราการสแกนภาพที่สูงมาก แต่มีข้อบกพร่องในด้านความสม่ำเสมอของสัญญาณ
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการมองเห็นของหุ่นยนต์ในด้านระบบอัตโนมัติมีการขยายและเจาะลึกอย่างต่อเนื่อง จากแง่มุมต่างๆ เช่น การเติบโตของขนาดตลาด ความหลากหลายของฟังก์ชัน ความซับซ้อนขององค์ประกอบของระบบ และลักษณะทางวิทยาศาสตร์ของหลักการสร้างภาพ เทคโนโลยีนี้จะมีบทบาทสำคัญในหลายๆ ด้านอย่างไม่ต้องสงสัย เช่น การผลิตทางอุตสาหกรรมและหุ่นยนต์อัจฉริยะ ในอนาคต