دوربین های صنعتی چیست؟ توسعه صنعت و ارتقاء فن آوری

دوربین صنعتی چیست؟دوربین صنعتی یکی از اجزای کلیدی سیستم بینایی ماشین است که اساسی ترین عملکرد آن تبدیل سیگنال های نور به سیگنال های الکتریکی سفارشی است. انتخاب دوربین مناسب نیز یک جنبه حیاتی در طراحی سیستم بینایی ماشین است. انتخاب دوربین به طور مستقیم نه تنها وضوح و کیفیت تصاویر به دست آمده، بلکه عملکرد کلی سیستم را نیز تعیین می کند. در زیر به معرفی دقیق طراحی ظاهری دوربین های صنعتی می پردازیم.

عملکرد و سازگاری محیطی دوربین های صنعتی

به عنوان "چشم" سیستم‌های بینایی ماشین، دوربین‌های صنعتی نه تنها باید عملکرد تصویربرداری با دقت بالا را دنبال کنند، بلکه باید سازگاری محیطی قوی برای برآوردن نیازهای کاربردی محیط‌های مختلف تولیدی پیچیده داشته باشند.

از نظر عملکرد عملکردی، وضوح، عمق پیکسل و نرخ فریم هسته اصلی "مثلث آهنی" پارامترهای دوربین های صنعتی را تشکیل می دهند.

هنگام بازرسی قطعات کار دقیق، یک دوربین با تعداد پیکسل مناسب برای دستیابی به بازرسی دقیق مورد نیاز است. در خطوط تولید با سرعت بالا، تصویربرداری از اشیایی که به سرعت در حال حرکت هستند، برای جلوگیری از تار شدن تصویر، یک شاتر سراسری و یک سیستم جذب نرخ فریم بالا را ضروری می کند.

در یک پروژه خاص بازرسی قطعات خودرو، یک دوربین آرایه‌ای 5 مگاپیکسلی به همراه فناوری تصویربرداری با دامنه دینامیکی بالا HDR با موفقیت تغییر شکل 0.02 میلی‌متری را روی یک قطعه فلزی درب خودرو ثبت کرد و داده‌های مهمی را برای کنترل کیفیت مونتاژ بعدی ارائه کرد.

با توجه به سازگاری محیطی، طراحی حفاظت ساختاری برای تضمین عملکرد پایدار درازمدت دوربین‌های صنعتی کلیدی است.

برای مثال، خط مونتاژ SMT یک شرکت تولیدکننده لوازم الکترونیکی از دوربین‌های صنعتی دارای رتبه IP67{2}}استفاده می‌کند. از طریق مهر و موم حلقه‌های O-و طراحی سه-روکش مقاوم، به رکورد 8000 ساعت کار مداوم و بدون دردسر در محیطی با گرد و غبار بالا دست یافته است. در محیط‌های ارتعاشی بالا، مانند تجهیزات بازرسی ماژول‌های فتوولتائیک، دوربین‌ها، از طریق براکت‌های{10}جذب ضربه و ساختارهای مفصل شناور، دقت موقعیت‌یابی زیر{11}}در سطح پیکسل را در فرکانس‌های ارتعاش 10 تا 500 هرتز حفظ می‌کنند که به طور قابل‌توجهی بازرسی را بهبود می‌بخشد.

دوربین‌های صنعتی با ساختار قوی، سرعت‌های شاتر کوتاه و نرخ فریم بالا، می‌توانند عملکرد تصویربرداری واضح و پایدار را در خطوط{0}سرعت بالا، شرایط نوری پیچیده و محیط‌های شدید حفظ کنند و واقعاً به عملکرد قابل اعتماد صنعتی- دست یابند.

نوآوری هوشمند در تعامل با دوربین

در تجهیزات آزمایش باتری انرژی جدید، یک صفحه نمایش لمسی حساس به فشار 7 اینچی-به همراه یک الگوریتم ضد اشتباه، حتی با پوشیدن دستکش های ضخیم، نرخ تشخیص 98٪ را حفظ می کند.

در کارگاه‌های جوشکاری خودرو، دوربین‌های صنعتی با تراشه‌های NFC تعبیه‌شده، پیکربندی پارامتر «یک-لمسی» را فعال می‌کنند و زمان راه‌اندازی تجهیزات را از 2 ساعت به 15 دقیقه کاهش می‌دهند.

این طرح‌های تعاملی هوشمند به‌طور قابل‌توجهی موانع ارتباطی انسان-ماشین را کاهش می‌دهند، و تجهیزات بینایی صنعتی را قادر می‌سازد تا به تدریج ویژگی‌های «خود یادگیری» و «تطبیقی» را به دست آورند و استقرار سریع کارخانه‌های هوشمند را تسهیل کنند.

حسگرهای بصری ربات های هوشمند را قدرتمند می کنند

حسگرهای بصری جزء اصلی سیستم‌های بینایی ماشین هستند که وظیفه دارند ماشین‌ها را قادر به درک جهان کنند.

انسان‌ها تقریباً 80 درصد اطلاعات خود را از طریق بینایی به دست می‌آورند و روبات‌های آینده نیز به طور مشابه برای ادراک و تصمیم‌گیری به سیستم‌های بصری تکیه خواهند کرد. در حال حاضر، بیشتر ربات‌های انسان‌نما از راه‌حل‌های بینایی سه‌بعدی برای دستیابی به ادراک محیطی، محلی‌سازی فضایی و تعامل انسان-روبات استفاده می‌کنند.

با گسترش برنامه‌های ربات، فناوری‌های حسگر بصری سه‌بعدی (مانند زمان-پرواز (TOF)، دید استریو دوچشمی، و نور ساختاریافته) به تدریج جایگزین راه‌حل‌های دوربین منفرد می‌شوند و به روبات‌ها ظرفیت بیشتری برای درک محیط در فضاهای پویا می‌دهند.

از 2 بعدی به 3 بعدی: مسیر ارتقاء بصری

سیستم‌های دید دو بعدی سنتی با استفاده از دوربین‌های RGB بافت‌های سطحی را به دست می‌آورند، اما فاقد اطلاعات عمق هستند. از سوی دیگر، فناوری دید سه بعدی، بازسازی کامل ساختارهای فضایی را از طریق درک عمق انجام می دهد.

در مقایسه با تصویربرداری دوبعدی، دید سه بعدی اطلاعات ابعادی غنی‌تری را ارائه می‌کند و دستگاه‌ها را قادر می‌سازد تا موقعیت‌یابی دقیق، اندازه‌گیری فضایی و تشخیص پیچیده را انجام دهند. در آینده، دید سه بعدی به یک مسیر اصلی در تولید هوشمند، ناوبری ربات و بازرسی خودکار تبدیل خواهد شد.

هوش مصنوعی تعبیه شده راندمان بالا را امکان پذیر می کند

در محیط‌های مرتب‌سازی و تولید لجستیک، شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی تعبیه‌شده دوربین‌ها را با قابلیت‌های استنتاج در سایت-توانمند می‌کنند. در یک سیستم مرتب‌سازی لجستیک، یک دوربین صنعتی مجهز به شتاب‌دهنده هوش مصنوعی به پردازش موازی تشخیص بارکد و اندازه‌گیری حجم دست یافت و تأخیر پردازش را از تقریباً 300 میلی‌ثانیه به 22 میلی‌ثانیه کاهش داد و کارایی مرتب‌سازی را به طور قابل‌توجهی بهبود بخشید. در زمینه نیمه هادی، یک دستگاه بازرسی ویفر یک مدل سبک وزن CNN را بر روی دوربین نصب کرد که دقت طبقه بندی نقص را به 99.98٪ افزایش داد و به طور قابل توجهی عملکرد و قابلیت اطمینان بازرسی را بهبود بخشید.

کوچک سازی: اندازه کوچک، قدرت بزرگ

سنسورهای کوچک و فناوری های بسته بندی پیشرفته در حال گسترش مرزهای کاربردی دوربین ها هستند. یک دوربین بازرسی آندوسکوپ، با استفاده از فناوری CMOS انباشته، اندازه سنسور را به 1/1.8 اینچ کاهش داده است در حالی که محدوده دینامیکی را به 120 دسی بل افزایش داده است. در کاربردهای هوافضا و بازرسی ماهواره‌ای، برخی از محصولات اندازه دوربین را به اندازه یک جعبه کبریت فشرده کرده‌اند، اما همچنان به دقت تکرارپذیری 5 میکرومتر{6}} دست می‌یابند که امکان‌سنجی مهندسی طراحی مینیاتوری را در شرایط شدید تأیید می‌کند.

تصویربرداری چند طیفی و همجوشی طیفی

نوارهای نور فراتر از طیف مرئی به طور گسترده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. یک سیستم مرتب‌سازی میوه و سبزیجات، نور مرئی، مادون قرمز نزدیک، و ماژول‌های تصویربرداری فلورسانس را با استفاده از یک الگوریتم همجوشی طیفی برای تشخیص همزمان محتوای قند، سختی و نقص‌های سطحی/داخلی یکپارچه می‌کند. در یک پروژه بازسازی آثار فرهنگی، یک دوربین دوگانه UV-Vis{4}} با موفقیت آثار بازسازی را در سطح 0.1 میلی متر ثبت کرد که پتانسیل عظیم تصویربرداری طیفی را در سناریوهای تخصصی نشان می‌دهد.

سناریوهای کاربردی در حال عمیق تر شدن هستند

چشم انداز صنعتی از-بازرسی تک نقطه ای به سیستم های شبکه و{1}}حلقه بسته در حال تکامل است. در یک کارگاه مونتاژ خودرو، 50 دوربین صنعتی و گره‌های محاسباتی لبه‌ای برای تشکیل یک شبکه بازرسی بصری با یکدیگر همکاری می‌کنند که{4}}نظارت واقعی 1200 نقطه بازرسی در هر وسیله نقلیه را با نرخ شنود مشکل با کیفیت تا 99.9% امکان‌پذیر می‌سازد. در خط تولید باتری برق، ادغام عمیق دوربین‌ها با MES (سیستم اجرای تولید) بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند کیفیت جوشکاری را امکان‌پذیر کرده است و نرخ بازده را تا 2.3% بهبود می‌بخشد که ارزش ارتقای بازرسی بصری را تا سطح تصمیم‌گیری هوشمند نشان می‌دهد.

طراحی دوربین‌های صنعتی آینده باید تعادلی پویا بین عملکرد اپتیکال، سازگاری با محیط، و تعامل انسان{0}} برقرار کند: باید الزامات دقیق دقت و قابلیت اطمینان در تنظیمات صنعتی را برآورده کند و همچنین از انتظارات جدید تولید هوشمند برای انعطاف‌پذیری و هوشمندی لبه پشتیبانی کند. با پیشرفت های مداوم در علم مواد، ساخت میکرو{2}}نانو، و الگوریتم های هوش مصنوعی،دوربین های صنعتیبه یک گره کلیدی تبدیل خواهد شد که دنیای فیزیکی و دوقلوهای دیجیتال را به هم متصل می کند و صنعت تولید را به طور مداوم به سمت آینده ای هوشمندتر و کارآمدتر سوق می دهد.