בייצור מודרני, שולי השגיאה יש צומצם קרוב אפס. מרכיב פגם אחד יכול לעגל לתוך זיכרונות יקרים, סכנות בטיחות, ונזקי מותג. פיקוח תעשייתי - התהליך השיטתי של אימות איכות המוצר - ולכן הפך לחלק בלתי-ניענח של ייצור, אך מאבקי בדיקה ידנית מסורתיים כדי לשמור על קצב עם קווי מהירות גבוהה וגודל מיקרוסקופי.זה הוא המקום שבו מכונה, וכן הלאה, בראייה מתקדמת של מערכות בקרה כלי בקרה ידניות מוצלחות של פורמטים של כלי רכב מאובטחים.

פיקוח תעשייתי וחזון מכונה

בדיקה תעשייתית כוללת מגוון רחב של משימות: בדיקת פני השטח, אימות ממדים, זיהוי contaminants, הבטחת הרכבה נכונה, וקריאה קודים או תוויות. מערכות ראיית מכונות להתאים את המשימות האלה באמצעות מצלמות ותוכנה לעיבוד תמונות. היתרונות על מפקחים אנושיים ברורים - מהירות גבוהה יותר, דיוק עקבי, ואת היכולת לפעול בסביבות קשות.

תיבת הכלים אינה אי; היא משלבת עם המערכת האקולוגית הרחבה של MATLAB, כולל תיבת מחשב חזון 3D חזון, תיבת כלי למידה עמוקה עבור רשתות עצביות, ואת תיבת הנהיגה האוטומטית עבור יישומים מיוחדים.עבור בדיקה תעשייתית, תיבת עיבוד תמונה הוא עבודת עיבוד תמונה, המציע מאות פונקציות עבור סינון, מורפולוגיה, זיהוי, וזיהוי שלה כוח זה שקרים במהירויות מוטבעות כדי לנסות אלגוריתמיות שונות על ידי ביצוע.

אפשרויות עיקריות של תיבת הכלים לעיבוד תמונות עבור Inspection

צילום: I/O

לפני כל אלגוריתם יכול לרוץ, תמונות חייב להיות נתפס באופן אמין.תיבת הכלים מספקת ממשקים ישירים למגוון רחב של מצלמות באמצעות תיבת Photo Toolbox (מוצר מלווה) היא תומכת ב- GigE Vision, USB3 Vision, מצלמה קישור, ומשפחות מצלמה קנייניות רבות.עבור בדיקה, הפעלת הוא קריטי תיבות כלי המאפשרת העברת תוכנה או חומרה באמצעות I/O, ומאפשרת סינכרוני עם חגורת אבטחה תרמית (DFbit) כגון פורמטים של DLCDLCDI-D.

עיבוד ושיפור

תמונות תעשייתיות של העולם האמיתי הן לעתים רחוקות נקיות.אבק, תאורה לא אחידה, בוהק עדשות, ורעש חיישן כל איכות תמונה מחיתול.תיבת הכלים מציעה חבילה מלאה של סינון פעולות כדי להכין תמונות לניתוח:

  • (FLT:0) הפחתה: ניכוי 1 Median סינון, Gaussian מטושטש, מסנן דו-צדדי, ומשמעות לא-מקומית denoising. Median סינון יעיל במיוחד להסרת רעש מלח ו-pepper נפוץ במצלמות מהירות גבוהה.
  • (FLT:0)Contrast התאמות: FLT:1 Histogram שווה להתאמה, התאמה של הולוגרמה (CLAHE), ותיקון gamma. CLAHE הוא בעל ערך עבור תמונות עם תאורה דרמטית, כגון אלה שנלקחו תחת תאורה זוויתית לגילוי פגם.
  • [ה]התעלמה: [ה] [ה] [ה] [ה] [ה] [ה]] [התעל] [ה]], [המאה ה'], [המאה ה'], [ה'], [ה'], [ה''''''']'''''']''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
  • (FLT:0 פעולות מורפיות: FLT:1 דידקציה, שחיקה, פתיחה, סגירה ושנאה העליונה הופכת. עיבוד מורפיולוגי הוא הבסיס של שגרות גילויי פגם רבים - לדוגמה, באמצעות מסנן שנאה העליון כדי להדגיש פגמים קטנים, בהירים נגד רקע אפל.

בחירת השלבים המתאימים לעיבוד תלוי בסוג הפגם וההוראה.מהנדסים בדרך כלל ליצור תסריט MATLAB המטען תמונות מדגם, חל על ערכת מסננים, ודמיינו תוצאות כדי לתכנס על צינור אופטימלי.

המונחים: Finding Regions of Interest

הסגמנטציה מחיצה תמונה לאזורים משמעותיים.בבדיקה, אנו רוצים לבודד פגמים פוטנציאליים, למדוד גבולות חלקיים או לזהות תכונות.תיבת הכלים מספקת מספר גישות פלח:

  • (השיטה של אוטסו) -0 (Thresholding: FLT:1 Global (שיטתו של אוטסו), מקומי (הסף החמקמק), וסף רב-דרגתי של Otsu הוא מרכיב עיקרי עבור מוטציות דו-ממדיות, בעוד שסף הסתגלות מטפל ללא אפילו תאורה על ידי סף מחשוב עבור כל שכונה של פיקסל.
  • (FLT:0) , מבוסס פלמנטציה: FIRLT:1 Canny, Sobel, Prewitt, רוברטס, ולפלאג'יאן של גלאי קצה גאוסיאן. גלאי Canny edge משמש נרחב בשל ההקצאה הטובה שלו וקצב חיובי נמוך כוזב. Post- עיבוד עם קצה וניקוי גבולות.
  • (FLT:0) פיזור מבוסס רגולציה: FLT:1 ווטרש, קווי מתאר פעילים (snakes), ואלגוריתמים מפוצלים וmerge.השינוי המשפך הוא חזק להפרדה של חפצים חופפים, אך לעתים קרובות דורש שליטה על סימן מורפולוגי כדי להימנע מעומס יתר.
  • (FLT:0) , מבוסס פלמנטציה: FLT:1 שימוש במרחבי צבע (RGB, HSV, L*a*b*) לבודד טווחי צבע ספציפיים.זה קריטי למשימות כגון בדיקת לוחות מעגלים מודפסים (PCB) עבור צבע מסיכה מכרה נכון או לזהות מדבקים בצבע זר במוצרי מזון.
  • (FLT:0) חישוב למידה: FLT:1hil, בעוד לא יליד תיבות עיבוד תמונה, רשתות סימנטל סימנטיק ודוגמה ניתן לייבא מתיבת הכלים למידה עמוקה.תיבת עיבוד התמונה מספקת "סומניפסט" ו "pixelLabelDatahouse" כדי להעריך רשתות אלה ולאחר עיבוד הפלט שלהם.

הפקה ומדיעה

ברגע שחפצים מפורשים, אנו מכמת אותם.תיבת הכלים כוללת את הפונקציה 'regionprops' סטנדרטית של זהב, אשר מציבה עשרות נכסים: שטח, היקפי, תיבת חוצות, צנטריפוגה, אקסצנטריות, צירים גדולים וקטנים, אוריינטציה, מספר אוילר ועוד. עבור בדיקה תעשייתית, מדידות אופייניות כוללות:

  • (ב) עיין:0 (ב) ⁇ : ⁇ : ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)exture: FLT:1 שימוש במגרת קו-הוקנטיות אפורה (GLCM) תכונות - קונטרסט, קורלציה, אנרגיה, הומוגניות - כדי לזהות סטיות פני השטח כמו שריטות או כתמים.
  • (FLT:0) תכונות אינטנסיביות: FLT:1ure, סטייה סטנדרטית, ואת שלווטגרם של ערכים אפורים בתוך אזור. A סדק בהתיקת מתכת, למשל, מופיע כאזור אפל, צר אשר עוצמתו שונה באופן משמעותי מהחומר שמסביב.
  • (ב) [ה]] [ה]]: [ה] [ה]]] [הימים] [ה]]]] [הימים]] [ה]]] [הימים]]] [הימים]]] [הימים]] [הימים]] [הימים]] [ה]] [הימים]]] [ה[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[המאה ה-20]]]]]]]]]]]]]]]]],]],]],]],]],]],]],]], [[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[המאה ה[[ה[[ה[[המאה ה[[ה[[המאה ה[[ה[[ה[[ה[[המאה ה[[המאה ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה[[ה[[ה[[ה[[המאה ה

תיבת הכלים תומכת גם גלאי תכונה מתקדמים (SURF, MSER, BRISK) בדרך כלל תחת תיבת ראיית מחשב, אבל נקודת יסוד תכונה זיהוי (Harris Corner, Fast) זמין בעיבוד תמונה.עבור בדיקה, לעתים קרובות משלבים תכונות גיאומטריות ומרקם לתוך תכונה מאוגדת וקטור הניתנת למחלקה.

דפוס הכרה ו Classification

הסרת פשוט לא יכולה לפתור כל בעיה של בדיקה.עבור דפוסים מורכבים של פגם, למידת מכונה או למידה עמוקה נדרש.תיבת עיבוד תמונה משלבת עם הסטטיסטיקה ו- Machine Learning Toolbox ו-Deep Learning Toolbox.

  1. (ב) ,0) תכונות של קונסולת (FLT:1) מתמונות הכשרה מתוייגות (טוב לעומת פגם).
  2. (ב) [המכונה]:0 [המכונה] של וקטור, יער אקראי, שכנת ק-נאמרסט, או רשת עצבית מהפכתית).
  3. (ב) ,0) ,Validatealph:1 עם מערך של עופרת ופרמטרים של כוונון.
  4. (ב) ,0) ,Deployoriph 1 (המודל המאומנים במערכת הביקורת).

תיבת הכלים מספקת אפליקציה ויזואלית של ' ImageLabeler' כדי לסמן פגמים אמת קרקעיים באופן אינטראקטיבי.ללמידה עמוקה, הפונקציה 'אימון רשת' ניתן להשתמש ישירות על מערך תמונות או חנויות נתונים. קבוצות פיקוח תעשייתיות רבות מצאו כי מתווך קלאסי על תכונות היטב chosen תכונות ביצועים עמוקים כאשר נתונים מתוייגים הוא בקושי - ואת תיבת עיבוד עושה את זה כדי פשוט גישות מבחן.

בניית מערכת בדיקה מלאה: גישה של צעד-בי-שלב

שלב 1: מערכת מפרט

התחל על ידי הגדרת סוגי הפגם, טווחי גודל, נדרש באמצעות חישוב, דיוק (קצב קבלה / החזרי) לדוגמה: "דקט מגרד יותר מ 2 מ"מ על משטח מתכת שטוח נע 1 מ"מ /s, עם שיעור דוחה מקסימלי של 0.1%" זה מניע פתרון מצלמה, בחירת עדשות, תאורה ומורכבות אלגוריתם.

שלב 2: התקנת רכישה

בחר מצלמה עם מספיק רזולוציה וקצב מסגרת. השתמש ב-"imaqtool" של MATLAB כדי להגדיר את המצלמה, להגדיר חשיפה, רווח, וגורם הפעלה. בייצור, לגרום אותות מ- PLC או encoder synSyncize עם המיקום חלק.תיבת Photo Toolbox יכול להזין תמונות לקובץ וידאו או ישירות לזיכרון לעיבוד בזמן אמת.

שלב 3: קלבנס והדרכה

עבור מדידות ממדיות, סוללת המצלמה חיונית.תיבת המחשב חזון מספק את היישום 'ההפך Calibrator' באמצעות תבנית בדיקת לוח כדי לחדד פרמטרים פנימיים (fx, פריך, cx, cx, cx, cy) ו עיוותי המרה עדשות coefficients.The Image Processing Tool ולאחר מכן חל על undistort photo's הנכון תמונות לפני מדידה, בנוסף, אזכור של ממדים ידועים יכול להיות מטרדפס.

שלב 4: Prototype Algorithm Development

(ב) שימוש במערך מייצג של תמונות (הן ללא פגם ועם פגמים שונים), לפתח את האלגוריתם באופן אינטראקטיבי ב- (FLT:0) תמונה SegmentercioFLT:1 ו-FLT:2Color Thres HusbandFLT 3: יישומים אלה מאפשרים לך לנסות שיטות פלח שונות וייצוא הקוד כתפקוד MATLAB.

שלב 5: עיבוד בוץ ואופטימיזציה

ברגע שאלגוריתם מועמד הוא קודד, להפעיל אותו על קבוצה גדולה של תמונות מתוייגות. השתמש ב-'parfor' (Parallel Computing Toolbox) כדי להאיץ את ההערכה על פני ליבות CPU או GPUs. Compute בלבול matrix ו-ROC מעוקלות כדי לכמת ביצועים. Tweak סףים ופרמטרים מורפולוגיים.זה תהליך זה ממשיך עד שהמדדים הרצויים תואמים.

שלב 6: יישום בזמן אמת ואינטגרציה

עבור פריסה על קו הייצור, האלגוריתם חייב לרוץ בתוך זמן מחזור שהוקצה.קוד MATLAB יכול להיות מומר C / C++ באמצעות MATLAB Coder, אשר מאפשר ביצוע על מכשירים מוטבעים (למשל, NVIDIA Jetson, מעבדים אינטל, או ARM Cortex) מעבד עיבוד קוד עבור פונקציות רבות (imter, imv2b, כלומר, מערכת ההפעלה של ILC) וכו '.

שלב 7: תחזוקה ושינויים

תנאי הייצור משתנים: עיצובים חדשים, תאורה שונה, הזדקנות מצלמה.הטבע המודולארי של תסריטי MATLAB מקל על מנת לאימון מחדש של מסווגים, להתאים את סף, או להחליף שלבים לפני עיבוד ללא כתיבת המערכת כולה. Logging תוצאות בדיקה ושיקום מודלים מעת לעת הוא אימון הטוב ביותר.המעבד של תיבת הכלים בנוי-in-in-in-in-in Image בדימוי ויכולות תסריט חי להקל על הכוונון מתמשך זה.

יישומים אמיתיים ומקריות

כלי רכב: Inspection Weld Seam

בייצור רכב, ים רטוב על מרכיבים של כאסאסאסים חייב להיות רציף וחופשי של porosity.שימוש במצלמה אור מובנים, מערכת מבוססת MATLAB לוכדת את פרופיל הים. Preprocessing מסירים השתקפות של קשת Weld. Segmentation מבודדת את אזור ה- Weld, ועיבוד מורפולוגי מדגיש פערים כגון רוחב ים, תחת עומק, ופרופיל הם מתפזרים לעומת 30% מקטעי הפעלה שלילית.

אלקטרוניקה: PCB Component Verification

לוחות מעגלים מודפסים עשויים להיות חסרים capacitors, לסובב ICs, או מוכר גשרים. מערכת חזון באמצעות MATLAB לוקח תמונה של כל לוח, לרשום אותו תמונה של הפניה לזהב (באמצעות תכונת התאמה או שלב מתאם), ו subtracts את שני התמונות.התמונה השונית היא סף לאתר רכיבים שונים.

שם הסרטון: Pill Blisters

ערכות Blister חייבות להכיל את המספר הנכון של גלולות ללא סדקים או טבליות חסרות. a high-contrast backlight מאיר כל blister. The Image Process Toolbox של im FindCircles (Hough Changing) מזהה גלולות מעגליות במהירות.עבור גילוי חזק יותר תחת תאורה משתנה, מתווך למידה מאומנים על הגלולות של ⁇ (G) יכול לשמש פחות מ-150 שניות עם ערכות עגולות עם כל מצופה.

השוואת MATLAB עם OpenCV ו- כלים אחרים

OpenCV היא ספריית קוד פתוח פופולרית עבור ראיית מחשב, ויש לה את היתרונות שלה - חוסן, עלות וקהילה גדולה.

  • סביבת פיתוח משולבת:0 (FLT:1) MATLAB IDE, עם תסריטים ואפליקציות חיים, מאיצה את ה-OpenCV בדרך כלל דורש יותר שיתוף ידני ומבנה תצורה.
  • (FLT:0) הדמיה מתקדמת: FLT:1 מבססת אינטראקטיבית, montages תמונה, ו- UI הבריאה (App Designer) מאפשר למהנדסים לבנות אבטיפוס ג'י עבור מפעילי המפעל במהירות.
  • (ב) תמיכה מהירה: 0 (FLT:1) MATLAB מתחבר באופן חלק למצלמות תעשייתיות רבות ומכשירי DAQ ללא צורך בפסוטים מיוחדים.
  • (FLT:0) הדור: ההרחבה של MATLAB Coder יכולה לייצר קוד C/C++ מותאם מאוד, אשר לעתים קרובות פועל מהר יותר מאשר קוד פתוח CV כתוב יד עבור פעולות מסוימות, במיוחד כאשר משתמשים בספריות ספציפיות למטרה.
  • (FLT:0)Support and Document: FLT:1MaveWorks מציע תיעוד נרחב, Webinars ותמיכה טכנית - יקר ערך כאשר קו הייצור יורד.

זה אמר, OpenCV עדיין בשימוש נרחב ומציע פונקציות כמו "מציאת קוטור" כי MATLAB קרוב עם "לוחמים" (בשיתוף פעולה) הבחירה תלויה המומחיות של צוות הפיתוח ואת התקציב של הפרויקט. ארגונים רבים משתמשים הן: MATLAB עבור R&D ו- OpenCV עבור פריסה סופית על מערכות רגישות עלות.

מלכודות נפוצות וכיצד להימנע מהם

  • (FLT:0) over-reliance on one פלחציה שיטת:ראהFLT:1 אין שיטה אחת שעובדת עבור כל התמונות.מבחן טכניקות מרובות (החזקה, ממותרות, קווי מתאר פעילים) ולבחון באמצעות גישה קזנדנדת (למשל, פלמנט קורקציה ואחריו ניתוח עדין).
  • (ב) אלגוריתם:0 (Ignoring lightrough:) 1FLT) אפילו האלגוריתם הטוב ביותר נכשל בהארה גרועה. להשקיע תאורה נאותה - דיפוזה, תאורה אחורית, מובנה - ולהבטיח עקביות על פני הריצה.
  • (FLT:0) נתוני הכשרה נוחים:FreaLT:1 עבור מערכי למידת מכונה, לאסוף תמונות מקווי ייצור מרובים, בתנאים שונים, כדי להימנע מהתאמה יתר של השימוש בהגדלת נתונים (גזר, קנה מידה, תוספת רעש) המיושמת עם "דמיון נתונים" ב MATLAB.
  • (FLT:0) ,Neglecting מערכת latency:031) בבדיקה בזמן אמת, כל מילימטרים נושאים.פרופיל הקוד שלך עם פרופיל MATLAB והחלפת לולאות איטיות עם פעולות וקטורנות. השתמש ב- "קוד.extrinsic" כדי לנהל את ביצועי המסחר.
  • (FLT:0) ⁇ :0;FLT:1 ללא מיפוי מדויק בעולם, מדידות ממדיות הן חסרות משמעות. מצלמות Recalibrate באופן קבוע ולהשתמש במטרות ההתייחסות כדי לאמת את הדליבון.

היתרונות של אימוץ MATLAB עבור Inspection

  • (ב) התפתחות:0 (ראה: 1) זרימת העבודה המונעת על ידי אפליקציה וספרייה גדולה של פונקציות פירושה אבטיפוס ניתן לבנות בימים ולא שבועות.
  • (הופנה מהדף LT:1) שליטה על כל צעד ממזער חיובי כוזב ושלילי, חיסכון בעלויות ושיפור מוניטין איכותי.
  • (FLT:0) lexibility: 1FLT) ניתן להתאים את אותו בסיס קוד למוצרים שונים וסוגי פגם עם שינויים מינימליים - לעתים קרובות רק להתאים כמה פרמטרים.
  • (FLT:0) אינטגרציה: 1FLT 1 ממשקי MATLAB בקלות עם מערכות אוטומציה במפעל, מסדי נתונים (לעקביות), ותוכנה ארגונית לניתוח.
  • קוד ה-FLT:0 (Scalability:0) ,0 (FLT:1) שפועל על ספסל מבחן ניתן לאסוף עבור מכונה ייעודית או לפרוס לתחנות מרובות באמצעות MATLAB Production Server.

מסקנה: עתיד ההתבוננות האוטומטית עם MATLAB

כהפקה של התעשייה 4.0 ו-"אפס-defect" ייצור, הביקוש לבדיקה אוטומטית יגדל רק.תיבת הכלים של MATLAB מספקת פלטפורמה מקיפה, נבדקת לבניית מערכות כאלה.אם אתה מיישום נוכחות פשוטה / בדיקת אחריות או בדיקת אבטחה מתוחכמת של תכונות עצביות-רשת-על-בסיסיות, עומק ארגז הכלים ויציבות של זמן-לצמצם את הסיכון והזמן-לכאורה-Fawy-uptions-to-uptions-to-to-to-uption test-upic-up-up-up-up-upic-up-up-up-up-upitation-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-upitation-up-up-up-up-up-up-up-up-upitance-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-