Ứng dụng và quy trình làm việc của hệ thống thị giác máy

Hệ thống thị giác máy móc là việc sử dụng máy móc thay cho mắt người để thực hiện các phép đo và phán đoán khác nhau. Nó là một nhánh quan trọng của kỷ luật máy tính, nó tích hợp các công nghệ trong quang học, cơ khí, điện tử, phần mềm và phần cứng máy tính, liên quan đến nhiều lĩnh vực như máy tính, xử lý hình ảnh, nhận dạng mẫu, trí tuệ nhân tạo, xử lý tín hiệu, quang điện tử và điện tử. Sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ như xử lý hình ảnh và nhận dạng mẫu cũng góp phần đáng kể vào sự phát triển của thị giác máy móc.
Hệ thống thị giác chính là dùng máy móc thay thế mắt người để đo lường và phán đoán. Hệ thống thị giác có nghĩa là thông qua các sản phẩm thị giác máy móc (tức là thiết bị hấp thụ hình ảnh, chia thành hai loại CMOS và CCD) để chuyển đổi mục tiêu được hấp thụ thành tín hiệu hình ảnh, truyền đến hệ thống xử lý hình ảnh chuyên dụng, theo phân phối điểm ảnh và độ sáng, màu sắc và các thông tin khác, chuyển đổi thành tín hiệu số hóa; Hệ thống hình ảnh thực hiện các thao tác khác nhau trên các tín hiệu này để rút ra đặc điểm của mục tiêu, từ đó căn cứ vào kết quả phân biệt để điều khiển hành động của thiết bị tại hiện trường. Là một cơ chế có giá trị được sử dụng trong sản xuất, lắp ráp hoặc đóng gói. Nó có giá trị vô giá trong khả năng phát hiện lỗi và ngăn chặn các sản phẩm bị lỗi được phân phối cho người tiêu dùng.
Hệ thống thị giác máy được đặc trưng bởi sự linh hoạt và tự động hóa sản xuất được cải thiện. Trong một số trường hợp môi trường làm việc nguy hiểm không phù hợp với công việc thủ công hoặc thị giác nhân tạo khó đáp ứng yêu cầu, thị giác máy thường được sử dụng để thay thế thị giác nhân tạo; Đồng thời, trong quá trình sản xuất công nghiệp số lượng lớn, kiểm tra bằng thị giác nhân tạo để kiểm tra chất lượng sản phẩm hiệu quả thấp và độ chính xác không cao, sử dụng phương pháp phát hiện thị giác máy có thể cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất và mức độ tự động hóa sản xuất. Hơn nữa thị giác máy móc dễ dàng thực hiện tích hợp thông tin, là công nghệ cơ bản để thực hiện sản xuất tích hợp máy tính. Sản phẩm có thể được đo lường, hướng dẫn, phát hiện và xác định trên dây chuyền sản xuất nhanh nhất và có thể hoàn thành nhiệm vụ sản xuất để đảm bảo chất lượng.
Trên dây chuyền sản xuất, con người làm những phép đo và phán đoán như vậy sẽ gây ra sai sót và sai sót do mệt mỏi, sự khác biệt giữa các cá nhân, nhưng máy móc lại tiếp tục không mệt mỏi và ổn định. Nói chung, hệ thống thị giác máy bao gồm hệ thống chiếu sáng, ống kính, hệ thống camera và hệ thống xử lý hình ảnh. Đối với mỗi ứng dụng, chúng ta cần xem xét tốc độ hoạt động của hệ thống và tốc độ xử lý hình ảnh, sử dụng camera màu hoặc đen trắng, phát hiện kích thước của mục tiêu hoặc phát hiện mục tiêu có khiếm khuyết hay không, trường nhìn cần lớn như thế nào, độ phân giải cần cao như thế nào, độ tương phản cần lớn như thế nào, v.v. Xét về chức năng, hệ thống thị giác máy móc điển hình có thể được chia thành: phần thu thập hình ảnh, phần xử lý hình ảnh và phần điều khiển chuyển động.

Quy trình làm việc chính của một hệ thống thị giác máy hoàn chỉnh như sau:
1, Máy dò vị trí phôi phát hiện ra rằng đối tượng đã di chuyển đến gần trung tâm trường nhìn của hệ thống camera, gửi xung kích hoạt đến phần thu thập hình ảnh.
2, bộ phận thu thập hình ảnh theo quy trình thiết lập trước và độ trễ thời gian, tương ứng để phát ra xung khởi động cho máy ảnh và hệ thống chiếu sáng.
3, máy ảnh dừng quét, bắt đầu lại một khung quét mới, hoặc máy ảnh ở trạng thái chờ đợi trước khi xung khởi động đến, bắt đầu một khung quét sau khi xung khởi động đến.
4. Mở cơ cấu phơi sáng trước khi máy ảnh bắt đầu quét một khung hình mới, thời gian phơi sáng có thể được đặt trước.
5, xung khởi động khác bật đèn chiếu sáng, thời gian bật đèn phải phù hợp với thời gian phơi sáng của máy ảnh.
6. Sau khi camera lộ ra ánh sáng, chính thức bắt đầu quét và xuất ra một khung hình ảnh.
Bộ phận thu thập hình ảnh nhận tín hiệu video analog thông qua A/D để số hóa nó, hoặc trực tiếp nhận dữ liệu video kỹ thuật số sau khi số hóa máy ảnh.
Phần thu thập hình ảnh lưu trữ hình ảnh kỹ thuật số trong bộ nhớ của bộ xử lý hoặc máy tính.
Bộ xử lý xử lý hình ảnh, phân tích, nhận dạng, thu được kết quả đo lường hoặc giá trị điều khiển logic.
10. Kết quả xử lý kiểm soát hành động của dây chuyền sản xuất, định vị, sửa chữa sai số của chuyển động......
Từ quy trình làm việc trên, thị giác máy móc là một hệ thống tương đối phức tạp. Bởi vì hầu hết các đối tượng giám sát hệ thống là các đối tượng chuyển động, việc kết hợp và phối hợp hành động của hệ thống với các đối tượng chuyển động là đặc biệt quan trọng, đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt về thời gian hành động và tốc độ xử lý cho tất cả các bộ phận của hệ thống. Trong một số lĩnh vực ứng dụng, chẳng hạn như robot, dẫn đường vật thể bay, sẽ có yêu cầu nghiêm ngặt về trọng lượng, thể tích và tiêu thụ điện năng của toàn bộ hệ thống hoặc một phần của hệ thống.
Ưu điểm của hệ thống thị giác máy là:
Đo lường không tiếp xúc sẽ không gây ra bất kỳ thiệt hại nào cho cả người quan sát và người được quan sát, do đó cải thiện độ tin cậy của hệ thống.
2, với phạm vi phản ứng phổ rộng hơn, chẳng hạn như sử dụng các phép đo hồng ngoại vô hình với mắt người, mở rộng phạm vi tầm nhìn của mắt người.
Làm việc ổn định trong một thời gian dài, con người khó quan sát cùng một đối tượng trong một thời gian dài, trong khi thị giác máy có thể thực hiện các nhiệm vụ đo lường, phân tích và xác định trong một thời gian dài.
Lĩnh vực ứng dụng của hệ thống thị giác máy móc ngày càng rộng rãi. Được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như công nghiệp, nông nghiệp, quốc phòng, giao thông vận tải, y tế, tài chính và thậm chí cả thể thao, giải trí, có thể nói là đã đi sâu vào mọi khía cạnh của cuộc sống, sản xuất và công việc của chúng ta.