工业4.0时代,随着计算机图像处理技术的不断发展,计算视觉技术凭借速度快、信息量大、功能多,能够对复杂目标进行识别,具有非接触、精度高、抗干扰能力强等优点,在工业领域获得了十分广泛的应用。
图像识别技术在工业领域中,主要用于能够代替人的眼睛的计算机系统。工业生产中应用到的视觉技术大致可分为两类:质量控制和辅助生产。
1、实时监控生产线及辅助识别环境
工人可以在生产线或车间中安装摄像头,对生产过程及生产环境进行实时监控。利用视觉技术为工厂机器人提供导航,使它们能独立地四处活动。同时,可以给机器人提供动作执行依据。监控过程中一旦发现问题,即刻定位问题所在,并通知生产线解决该问题。
辅助识别环境,本质上就是不再通过直接编程而解决机器人遇到的问题,从而大大节省了生产时间与成本。
2、替代重复性体力劳动
在高速、大批量、连续自动化生产流水线,往往需要视觉系统进行质量检查、零件辨别和尺寸测量;利用计算视觉可以替代重复性体力劳动,代替人工对产品的尺寸、外观等进行检测,识别出不良品。
例如,在机械零部件行业应用中,计算视觉技术可以用于零部件外形尺寸、孔数、孔径大小、孔间距、磨损等的识别与检测;在电子行业中,利用计算视觉技术,可以对于电子产品尺寸、大小、位置、表面磨损、按键错误、字符、标签位置、反装、漏装、错装等问题都可以进行检测或测量。
3、工业探伤/非接触式成本无损检测
可以用于基于图像处理技术的非接触精密测量、产品表面质量检测与监控、基于计算视觉的工业自动化闭环控制、流水线产品外观质量检测设备、复杂形状非接触精密测量设备。通过计算视觉进行产品质量检测,替代品质检验人员,避免接触损伤,提高瑕疵品检测率。例如,用于对零部件内部损伤、面板指纹的检测等。
4、智能分拣
在全自动生产流水线上,计算视觉系统的加入将帮助工业机器人解释它们所“看”到的一切环境,并协助工业机器人完成对不规则物体进行无序抓取、有序放置等操作,帮助工人进行智能分拣。
5、高危作业监控
在特殊行业中,计算视觉可以完成不适合人工的危险工作环境下的视觉监控,减少事故发生率,保障操作人员的人身安全。
6、通过识别标签来追踪生产流程
除了检查,计算视觉还能通过识别标签来追踪生产流程。其中,照相机可以读取标签,获取指导产品登记、确认处于供应链哪个阶段等关键信息。智能摄像头和传感器可以完成数字化信息传输,解码它们所获得的信息,免除人力解释的成本。最后,机器自身可决定是否要与中央控制系统通信,传输信息。
7、大数据收集与分析
由于计算视觉图像处理设备完成了捕获、采集和交换数据的过程,在互联生产过程中,这些数据都可以传输到价值链,触发更多智能行为。例如,检测生产设备的磨损状态,维护工厂设施,提醒管理者提前订购生产部件等。
计算视觉技术是智能工厂的核心,它基于通信网络和智能信息组织网而建成的特性,将使其成为智慧工业中必不可少的一双“眼睛”。未来,视觉系统设备各部件的尺寸将变小,而速度、精度、分辨率会显著提高,其普及率在几年内也必将急剧增长。
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