سنسورهای بینایی

به روز رسانی شده در ۱۴۰۳/۸/۲۸ زمان مطالعه 10 دقیقه

سنسورهای بینایی (معروف به سیستم‌های بینایی ماشین یا بینایی) محصولاتی هستند که از یک دوربین فیلمبرداری، نمایشگر و رابط و پردازنده کامپیوتر برای خودکارسازی فرآیندها و تصمیم‌گیری‌های صنعتی تشکیل شده‌اند. اینها معمولاً برای اندازه‌گیری، تصمیم‌های قبول/شکست، و سایر ویژگی‌های قابل مشاهده مرتبط با کیفیت محصول استفاده می‌شوند. هنگامی که دوربین دارای یک پردازنده یکپارچه باشد، به آن  دوربین هوشمند می گویند .

نمایش تمام سازندگان سنسورهای بینایی

 

عملکرد سنسور بینایی

سیستم‌های بینایی ماشین تبادل داده‌ها را بین یک دوربین ویدیویی و نرم‌افزار مبتنی بر رایانه فراهم می‌کنند. تصاویر گرفته شده با معیارهای مشخص شده توسط اپراتور برای تعیین اقدامات بعدی مقایسه می شوند. این معیار را می توان بر اساس بارکد، تشخیص لکه/لکه، اندازه و هم ترازی، و انواع ویژگی های دیگر که صرفاً با معاینه غیر تماسی مشخص می شود، باشد. سنسورهای بینایی به ویژه زمانی مفید هستند که چندین ویژگی باید روی محصول بررسی شوند. معمولاً درجاتی از تحمل برای هر مقاله وجود دارد. سنسورهای بینایی به طور قابل توجهی سریعتر و دقیق تر از انسان هایی هستند که برای همان کار استفاده می شوند.

اجزای نمودار سنسورهای بینایی ماشین

 

 

وظایف سیستم‌های بینایی ماشین شامل موارد زیر است، اما محدود به آنها نیست:

  • بازرسی محصول با سرعت بالا (کنترل کیفیت)

  • اندازه گیری

  • شمارش

  • مرتب سازی

  • مکان یابی

  • رمزگشایی

  • راهنمایی ربات

چندین کار را می توان به طور همزمان انجام داد و معمولاً با شناسایی یک یا چند مورد زیر توسط نرم افزار هنگامی که در میدان دید دوربین قرار می گیرند به دست می آیند.

  • شکل، الگو یا رنگ

  • تشخیص اشیاء، از جمله هندسه و مونتاژ شی

  • تراز

  • بارکد یا تشخیص نماد الفبایی (OCR)

تصویربرداری با کیفیت از فرآیندها برای تجزیه و تحلیل دقیق ضروری است. لنزها، نصب و روشنایی مهم هستند، مگر اینکه دوربین انتخاب شده برای غلبه بر برخی کاستی های محیطی طراحی شده باشد (مانند دوربین های کم نور ). برای کاربردهای خاص ممکن است به تصویربرداری سه بعدی، مادون قرمز، خطی یا فرابنفش نیاز باشد. 

 

معایب سنسور بینایی

در حالی که مزایای حسگرهای بینایی ماشین قابل توجه است، معایب بینایی ماشین می تواند بسیار زیاد باشد. سیستم های بینایی ماشین قادر به مقابله با شرایط و ورودی های پیش بینی نشده نیستند. در حالی که در نهایت صرفه جویی در هزینه، هزینه های توسعه بالایی را می توان برای نصب و آموزش پرسنل انتظار داشت. حفظ سطوح ثابت روشنایی مناسب ممکن است دشوار باشد، و دوربین ها می توانند در جداسازی محصولات در محیط های شلوغ مشکل داشته باشند.

 

ویژگی های سنسور بینایی

 

نصب سنسور بینایی

دوربین های موجود در حسگرهای بینایی در معرض فرآیند تولید قرار می گیرند و مستعد آسیب یا فساد هستند. قاب ها و لنزهای سخت شده دوربین برای محافظت از دوربین ها در برابر آسیب در دسترس هستند. اکثر دوربین‌ها در حسگرهای بینایی به‌طور دائم نصب می‌شوند تا مطمئن شوند دوربین میدان دید مناسب را ثبت می‌کند. براکت‌ها، پایه‌های بازویی و پایه‌های مقاوم در برابر لرزش همگی ابزارهای قابل قبولی برای قرار دادن دوربین هستند. به طور معمول، دو نقطه اتصال بین دوربین و پشتیبانی کافی است.

 

ایستگاه های کاری رایانه برای یک محیط تولیدی از ماشین آلات دور نگه داشته می شوند تا ریسک رابط گران قیمت را کاهش دهند. اینها شامل طرح های مقاوم در برابر گرد و غبار، محفظه های شفاف اکریلیک یا پلی کربنات و کابینت های قفل شونده است. اتصال بین دوربین و رایانه توسط پیوندهای سیمی مانند Camera Link، FireWire، USB، Ethernet یا کابل کامپوزیت تسهیل می شود. اتصالات بی سیم از طریق اینترنت یا انواع دیگری از LAN (به عنوان مثال ZigBee) تامین می شود.

 

گزینه های دوربین

این مشخصات اغلب در دوربین‌های ویدیویی اختیاری هستند، اما بسته به اجرای حسگر بینایی، می‌توانند کیفیت تصویر را در موقعیت‌های ضبط غیر معمول افزایش دهند.

 

  • Anti-Blooming : اشباع زمانی اتفاق می افتد که نوری که حس می شود از ظرفیت یک پیکسل برای انتشار الکترون فراتر رود. شارژ بیش از حد می‌تواند به پیکسل‌های مجاور وارد شود و باعث ایجاد لکه‌ها یا رگه‌های روشن بر روی تصویر شود، وضعیتی که به آن شکوفایی می‌گویند. گیت های ضد شکوفه بار اضافی را حذف می کنند و می توانند گلدهی را به میزان قابل توجهی کاهش دهند، اما اغلب به قیمت کاهش حساسیت است. 

عکس نرم افزار ضد شکوفه قبل و بعد از تصویر 

 

 

  • لنز خودکار : عملکرد لنز خودکار حالتی است که در آن عنبیه لنز به طور خودکار تنظیم می‌شود تا سطح نور از پیش تعیین‌شده‌ای را در دستگاه دریافت تصویر حفظ کند. با دوربین‌های حسگر بینایی بدون مراقبت، لنز خودکار میدان دید فوکوس را در فاصله دائمی تضمین می‌کند.

 
  • پایه برد : اپتیک دوربین مستقیماً روی برد مدار چاپی (PCB) نصب می شود. PCBها در عملیات حسگر با فاصله کمی برای نصب دوربین مفید هستند، اما ممکن است برای برخی از نیازهای تصویربرداری با کیفیت بالا کافی نباشد.

 
  • سنسور خنک کننده : سنسورها به طور فعال توسط عنصر Peltier یا روش های دیگر خنک می شوند. این برای برخی از سنسورهای تصویر CCD ضروری است، زیرا خنک کننده نویز "جریان تاریک" را کاهش می دهد و حساسیت را بهبود می بخشد.

 

 

  • گنبد : دوربین ها در یک گنبد محافظ ساخته شده از موادی مانند اکریلیک یا پلی کربنات قرار می گیرند. به طور معمول، این مواد برای گرفتن تصویر دقیق تصحیح نوری می شوند. این می تواند یک محفظه ضد دستکاری و مقاوم در برابر آسیب ایجاد کند که برای شرایط امنیتی و کارخانه رایج است.

 تصویر سی سی دی فیلم دوربین ضد دستکاری گنبدی

 

 

 

 
  • تصحیح گاما : گاما رابطه غیرخطی بین سطح سیگنال ویدیویی و روشنایی عنصر تصویر بعدی است. تصحیح گاما این غیرخطی بودن را جبران می کند تا تصویر را به رنگ واقعی درآورد و در عین حال شدت را به جسم اصلی ارائه دهد.

 
  • کیفیت بالا : کیفیت بالا یک استاندارد ویدیویی است که وضوح تصویر بالاتر، تصویر بزرگتر، رنگ های بیشتر و صدای با کیفیت بالاتر نسبت به استانداردهای معمولی ویدیو دارد. آستانه پایین برای ویدیوی HD 1280 در 720 پیکسل در نظر گرفته شده است.

 
  • دوربین با سرعت بالا : دوربین‌های پرسرعت تصاویر را با نرخ فریم بالاتری نسبت به دوربین‌های معمولی ضبط می‌کنند. پس از ضبط، برای مطالعه دقیق اقداماتی که ممکن است زودگذر باشند، می توان تصاویر را با حرکت آهسته پخش کرد. این به ویژه برای مطالعه علمی مفید است، اما کاربردهای متنوع دیگری نیز دارد. تقریباً تمام دوربین های مدرن پرسرعت طراحی دیجیتالی دارند و قادر به ضبط بیش از 1000 فریم در ثانیه هستند. فریم های زیاد در ثانیه پوشش منطقه را قربانی می کند و در عین حال یک فایل بزرگ و غیرقابل تحمل نیز تولید می کند. در ارتباط با سیستم‌های حسگر بینایی پیشرفته، دوربین‌های پرسرعت می‌توانند بازرسی فوق‌العاده سریع محصول را ارائه دهند.

 گلوله از طریق سیب با تصویر دوربین با سرعت بالا گرفته شده است

 

  • دوربین با نور کم : این دوربین‌ها برای استفاده در موقعیت‌های تاریک که در غیر این صورت یک دوربین مناسب به سطح نوردهی قادر به ثبت تصویر نمی‌رسد، استفاده می‌شوند. دوربین ها حاوی حسگرهای تصویری هستند که به طور استثنایی از منابع نوری ظریف آگاه هستند. کنترل بهره خودکار یک روش رایج برای ارائه قابلیت‌های تصویربرداری مازاد در نور کم است .

 

 

 
  • رتبه بندی در فضای باز : دستگاه های دارای رتبه در فضای باز برای مقاومت در برابر تغییرات دمای بیرون، باران، برف و سایر شرایط آب و هوایی طراحی شده اند. این می تواند در کارخانه های چوب و سایر صنایع وابسته به منابع طبیعی مهم باشد.

 
  • Pan/Tilt : این دستگاه‌ها دارای ویژگی‌های نصب یکپارچه یا اختیاری هستند که امکان کنترل حرکت از پهلو به پهلو (تبه) و بالا و پایین (شیب) را فراهم می‌کنند.

  • اسکن پیشرونده : این یک طراحی CCD است که امکان بدست آوردن هر دو میدان زوج و فرد را به طور همزمان فراهم می کند. هر پیکسل حاوی اطلاعات یک فریم کامل است. این فناوری وضوح بالا را بدون استفاده از شاتر مکانیکی امکان پذیر می کند. دوربین‌های اسکن پیشرونده برای گرفتن تصویر از اجسام با حرکت سریع و اندازه‌گیری ابعاد دقیق استفاده می‌شوند.

 
  • تشعشع سخت شده : دستگاه ها طوری طراحی شده اند که در مقابل سطوح بالای تشعشع مقاومت کنند. این دوربین ها را می توان در برنامه های کاربردی تاسیسات هسته ای یا در تحقیقات علمی که دستگاه را در معرض تشعشع قرار می دهد، استفاده کرد.

تصویر حسگرهای دید سخت شده تشعشع 

 

  • درجه بندی زیر آب : دستگاه ها طوری طراحی شده اند که در صورت غوطه ور شدن کامل در آب کار کنند. این ویژگی را می توان با یک محفظه پس از فروش اضافه کرد و همچنین یک راه حل همه کاره برای استفاده عمومی در فضای باز است.

 تصویر دوربین زیر آب

 

  • بزرگنمایی : دوربین ها با ویژگی طراحی شده اند که به دستگاه اجازه می دهد از نزدیک بر روی اشیاء دور فوکوس کند. زوم اپتیکال وضوح بهتری نسبت به زوم دیجیتال دارد.

 
  • ضبط سه بعدی : دوربین قابلیت ضبط تصاویر در سه سطح جهت مجزا را دارد. این برای چندین ویژگی در سیستم‌های بینایی ماشین مفید است.

تصویر دوربین صنعتی سه بعدی

 

 

کاربردهای سنسور بینایی

مزایای سنسورهای بینایی قابل توجه است و بسیاری از فرآیندهایی که شامل بازرسی انسانی می‌شوند می‌توانند از حسگرهای بینایی با حداکثر کارایی استفاده کنند. صنایعی که در حال حاضر از سیستم‌های بینایی ماشین استفاده می‌کنند شامل بسته‌بندی مواد غذایی و بطری‌سازی نوشیدنی می‌شود. مونتاژ خودرو، الکترونیک و نیمه هادی؛ و شرکت های داروسازی وظایف متداول برای بینایی ماشین شامل هدایت ربات، فرآیندهای انتخاب و مکان و شمارش است. شرکت‌های راه‌آهن از ماشین بینایی برای بازرسی راه‌آهن خودکار استفاده می‌کنند. سازنده اسباب‌بازی‌های کودکان Lego® کیت‌های اسباب‌بازی را تولید می‌کند که از حسگرهای بینایی کم مصرف برای قابلیت‌های بینایی ماشین در مدل مقیاس استفاده می‌کند.

 

بینایی ماشین روی تصویر خط بطری

 

تصویر بازرسی راه آهن سلام

بازرسی بطری؛ بازرسی راه آهن سلام

منبع

 

globalspec


 


سنسورهای بینایی

محل تبلیغات شما
سرویس تبلیغات تکصان
تبلغات مبتنی بر نوع بازدید کننده و محل بازدید
با ما در تماس باشید و تبلیغات هدف دار و هوشمند به مشتری اصلی را ارائه کنید.