روندها و پیشرفت‌های بینایی ماشین در اتوماسیون صنعتی

روندهای بینایی ماشین در اتوماسیون صنعتی

اتوماسیون صنعتی با سرعت چشمگیری در حال پیشرفت بوده است و فناوری بینایی ماشین نقش اساسی در تکامل و گسترش آن ایفا می‌کند. سیستم‌های بینایی ماشین از دوربین، سنسور و الگوریتم‌های پیشرفته برای بررسی و ارزیابی تصاویر یا فیلم‌های به‌دست آمده در محیط صنعتی استفاده می‌کنند و مزایای متعددی مانند دقت، اثربخشی و خروجی بهتر را ارائه می‌دهند. از هوش مصنوعی گرفته تا ربات‌های همکار، بینایی ماشین در زمینه‌های مختلف فناوری رشد یا پذیرش داشته است.

در سال‌های اخیر، پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه بینایی ماشین منجر به بهبود عملکرد سیستم‌های اتوماسیون صنعتی شده است. الگوریتم‌های پیشرفته تشخیص الگو، یادگیری عمیق و شبکه‌های عصبی موجب افزایش دقت و سرعت تشخیص عیوب در محصولات می‌شوند. علاوه بر این، استفاده از فناوری‌های نوین مانند هوش مصنوعی و اینترنت اشیا در ترکیب با بینایی ماشین، امکان پیش‌بینی خطا و بهینه‌سازی فرایندهای تولید را فراهم آورده است. این نوآوری‌ها موجب کاهش هزینه‌های عملیاتی، افزایش بهره‌وری و ارتقای کیفیت محصولات صنعتی گردیده است. به علاوه، همکاری میان ربات‌های هوشمند و سیستم‌های نظارت تصویری موجب تحول چشمگیری در خطوط تولید می‌گردد. بی‌بدیل مطمئن.

روندهای بینایی ماشین در هوش مصنوعی و یادگیری عمیق

یکی از پیشرفت های مهم در بینایی ماشین، افزایش استفاده از روش های هوش مصنوعی (AI) و یادگیری عمیق است. این تکنیک ها به ماشین ها امکان می دهند تا دانش را از داده ها به دست آورند و عملکرد خود را به طور مستقل و بدون نیاز خاص به دخالت انسان بهبود بخشند. با این پیشرفت ها، سیستم های پیچیده‌تر بینایی ماشین توسعه یافته اند که قادر به شناسایی و ارزیابی تصاویر یا فیلم ها با دقت و سرعت بیشتر هستند. در اتوماسیون صنعتی، هوش مصنوعی و یادگیری عمیق به بهبود سیستم هایی که برای شناسایی نقص های محصول، مدیریت موجودی و نظارت بر رویه ها در فرآیند تولید طراحی شده اند، کمک می کند.

ابزارهای تشخیص عیب مبتنی بر یادگیری عمیق شرکت هایک ربات از هوش مصنوعی پیشرفته برای شناسایی دقیق و کارآمد نقص های تولید استفاده می کنند. با ترکیب بینایی ماشین با الگوریتم های یادگیری عمیق، این ابزار ثبات بازرسی را بهبود می بخشد، موارد مثبت کاذب را کاهش می دهد و فرآیندهای صنعتی را ساده می کند و در نتیجه بهره وری و کنترل کیفیت را به طور کلی افزایش می دهد.

ادغام با فناوری 5G

یکی از پیشرفت‌های نوظهور در بینایی ماشین، ادغام آن با فناوری 5G است. 5G که نسل پنجم فناوری ارتباطات بی‌سیم را نشان می‌دهد، سرعت انتقال داده را افزایش می‌دهد، تأخیر را کاهش می‌دهد و ظرفیت را بالا می‌برد. سیستم‌های بینایی ماشین که با 5G ترکیب می‌شوند، می‌توانند حجم زیادی از داده‌ها را به صورت لحظه‌ای منتقل کنند و تصمیم‌گیری و زمان واکنش را سریع‌تر کنند. این ادغام در اتوماسیون صنعتی که انتقال داده سریع و دقیق برای عملیات کارآمد ضروری است، بسیار مهم است.

یک نمونه قابل توجه، همکاری بین اریکسون و ABB برای ایجاد یک سیستم بینایی ماشین مجهز به 5G است که برای صنعت خودرو طراحی شده است. این سیستم از فناوری 5G برای انتقال تصاویر و فیلم‌های با رزولوشن بالا به صورت real-time استفاده می‌کند و امکان تشخیص عیب و مدیریت کیفیت را با سرعت و دقت بیشتری فراهم می‌کند. این راه‌حل نوآورانه پتانسیل متحول کردن صنعت خودرو با کاهش هزینه‌های تولید و افزایش کیفیت محصول را دارد.

افزایش استفاده از ربات های همکار

ربات های همکار چندین سال است که با ایمن کار کردن در کنار انسان ها، صنعت تولید را متحول کرده اند. این ابزارهای انعطاف‌پذیر و به راحتی قابل برنامه ریزی را می توان برای کارهای مختلفی به کار گرفت و همین امر آنها را به گزینه ای به صرفه برای کسب و کارها تبدیل می کند. پیشرفت های تکنولوژی منجر به ظهور ربات های همکار با واکنش پذیری، انعطاف پذیری و مهارت بالاتر شده است که قادر به انجام وظایف پیچیده هستند. به‌کارگیری هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و فناوری سنسور پیشرفته، توانایی های آنها را افزایش می دهد و دوران جدیدی از راه حل های تولید هوشمند و به هم پیوسته را رقم می زند.

شرکت دوبات رباتیک طیف وسیعی از ربات های همکار را توسعه داده است که از بینایی ماشین برای پیمایش محیط اطراف و تعامل با اشیاء استفاده می کنند. در کاربردهایی مانند جوشکاری، رنگ آمیزی و مونتاژ، از آنها برای مونتاژ قطعات با دقت و صحت بالا استفاده می شود که در نتیجه باعث بهبود بهره وری تولید و کاهش هزینه ها می گردد.

روندهای بینایی ماشین در بهره‌گیری از تصویربرداری فراطیفی

تصویربرداری فراطیفی (Hyperspectral imaging) یک تکنیک پیشرفته است که تصاویر را در طول موج‌های مختلف ثبت می‌کند و بدین ترتیب یک بررسی طیفی جامع از صحنه ضبط شده ارائه می‌دهد. این روش در حال کسب محبوبیت در اتوماسیون صنعتی است، زیرا به کشف نقص یا ایرادات محصولات با دقت و صحت بالاتر کمک می‌کند.

شرکت Headwall Photonics یک راه‌حل تصویربرداری فراطیفی را مهندسی کرده است که قادر به شناسایی ناخالصی‌ها و مواد خارجی در محصولات غذایی است. این سیستم با استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته بینایی ماشین، می‌تواند مشخصات طیفی مواد غذایی را بررسی کند و به آن امکان دهد تا آلاینده‌هایی را که برای چشم انسان قابل مشاهده نیستند، شناسایی و ردیابی کند. شرکت‌های فرآوری مواد غذایی از این نوآوری برای تقویت ایمنی مواد غذایی و اقدامات کنترل کیفیت استفاده می‌کنند.

علاوه بر صنایع غذایی، تصویربرداری فراطیفی در امور دارویی، بسته‌بندی هوشمند و کنترل کیفیت قطعات الکترونیکی نیز کاربرد پیدا کرده است. این فناوری می‌تواند ترکیب شیمیایی مواد، رطوبت نهفته در محصولات و تغییرات ساختار سطحی را با دقت میلی‌متری تعیین کند. با یکپارچه‌سازی این سیستم‌ها در خطوط تولید، امکان ثبت هم‌زمان چندین باند طیفی فراهم می‌شود که تحلیل‌های بلادرنگ را ممکن می‌سازد. همچنین، پردازش سریع داده‌ها با استفاده از GPU و مدل‌های یادگیری عمیق باعث افزایش نرخ بازرسی و کاهش خطاهای انسانی می‌شود. در نتیجه، تصویربرداری فراطیفی نه تنها کیفیت محصول را تضمین می‌کند، بلکه هزینه‌های کلی کنترل کیفیت را نیز کاهش می‌دهد و قابلیت ردیابی دقیق‌تر در زنجیره تأمین را فراهم می‌کند.

بینایی ماشین سه بعدی (3D Machine Vision)

بینایی ماشین سه‌بعدی (3D Machine Vision) به‌سرعت جایگاه خود را در اتوماسیون صنعتی پیدا می‌کند. این فناوری پیشرفته با ثبت تصاویر بلادرنگ از اشیاء به‌صورت سه‌بعدی، تحلیلی عمیق‌تر و دقیق‌تر نسبت به بینایی ماشین سنتی دوه‌بعدی فراهم می‌آورد. برخلاف سیستم‌های دو‌بعدی که تنها طول و عرض را می‌سنجدند، سیستم سه‌بعدی قادر است عمق، حجم و انحناهای پیچیده قطعات را نیز به‌طور کامل بازشناسی کند.

از مهم‌ترین کاربردهای بینایی ماشین سه‌بعدی می‌توان به تضمین کیفیت، اعتبارسنجی مونتاژ و شناسایی اشیاء با جزئیات دقیق اشاره کرد. به‌عنوان نمونه در صنعت خودروسازی، این سیستم‌ها با اسکن سه‌بعدی قطعات، انطباق شکل و اندازه آنها را با مشخصات فنی کنترل می‌کنند تا از هرگونه انحراف از استاندارد جلوگیری شود. در صنعت الکترونیک، شرکت Keyence Corporation of America با ارائه راه‌حل‌های بینایی ماشین سه‌بعدی، بردهای مدار چاپی را از نظر وجود ترک، محل قرارگیری قطعات و ضخامت مسیریابی بررسی می‌کند تا عملکرد بهینه و دوام قطعات تضمین گردد. همچنین در حوزه‌ی هوافضا، این فناوری با اندازه‌گیری دقیق ابعاد و زوایای قطعات ساختاری، انطباق با مقررات ایمنی و کاهش خطرات پروازی را تضمین می‌کند.

افزون بر این‌ها، بینایی ماشین سه‌بعدی در فرآیندهای بسته‌بندی و لجستیک نیز کاربرد دارد؛ برای مثال، با شناسایی دقیق حجم بسته‌ها، می‌توان حجم محموله را به صورت بهینه در کامیون‌ها و انبارها ساماندهی کرد. در خطوط تولید مواد غذایی و داروسازی نیز تشخیص نقص سطحی و تعیین حجم محصولات باعث ارتقای استانداردهای بهداشتی و افزایش بهره‌وری می‌شود. با ترکیب این فناوری با الگوریتم‌های یادگیری ماشین، سیستم قادر است الگوهای تکرارشونده را شناسایی و حتی پیش‌بینی خطاهای احتمالی را نیز انجام دهد. در نتیجه، بهره‌گیری از بینایی ماشین سه‌بعدی نه تنها دقت و سرعت بازرسی را بهبود می‌بخشد، بلکه هزینه‌های جانبی ناشی از خطاهای تولید را نیز به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد.

پیشرفت‌های بینایی ماشین مبتنی بر فضای ابری (Cloud-based Machine Vision)

یکی دیگر از روندهای رو به رشد در اتوماسیون صنعتی، بینایی ماشین مبتنی بر فضای ابری است. این فناوری به سیستم‌های بینایی ماشین امکان می‌دهد تا داده‌ها را در ابر پردازش و ذخیره کنند و دسترسی جهانی به داده‌ها را فراهم سازند. عملیات‌های گسترده‌ای که نیازمند جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌ها در چندین مکان هستند، به‌ویژه می‌توانند از مزایای بینایی ماشین مبتنی بر فضای ابری بهره‌مند شوند. این روش همچنین راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه‌تر را ارائه می‌دهد، زیرا نیازی به سخت‌افزار گران‌قیمت در محل نیست. حذف نیاز به سخت‌افزار گران‌قیمت در محل، بر مقرون‌به‌صرفه بودن این راه‌حل می‌افزاید.

Cognex ViDi یک نرم‌افزار تحلیل تصویر صنعتی مبتنی بر ابر است که برای بهبود کنترل کیفیت و خودکارسازی فرآیندهای تولید با استفاده از الگوریتم‌های مبتنی بر قوانین، فناوری مبتنی بر یادگیری عمیق و هوش مصنوعی طراحی شده است. این پلتفرم می‌تواند وظایف مختلفی مانند تشخیص عیب، تشخیص اشیاء و تشخیص نوری کاراکتر (OCR) را انجام دهد و تجزیه و تحلیل و بینش لحظه‌ای در مورد فرآیندهای تولید ارائه دهد.

امنیت سایبری در اتوماسیون صنعتی

با گسترش اتصال و ادغام اتوماسیون صنعتی با اینترنت، نگرانی‌های امنیت سایبری افزایش یافته است. به طور خاص، سیستم‌های بینایی ماشین ممکن است در برابر حملات سایبری که می‌تواند قابلیت اطمینان و دقت آن‌ها را به خطر بیندازد، آسیب‌پذیر باشند. در پاسخ، تولیدکنندگان توجه خود را به امنیت سایبری بیشتر کرده‌اند و از اقدامات حفاظتی مانند رمزگذاری و فایروال برای ایمن‌سازی سیستم‌های بینایی ماشین خود استفاده می‌کنند.

یک نمونه قابل توجه، Darktrace است، شرکتی که از هوش مصنوعی برای شناسایی و مقابله با تهدیدات سایبری به صورت آنی استفاده می‌کند. فناوری آن‌ها در صنایع مختلف از جمله تولید و اتوماسیون صنعتی کاربرد داشته است.

سیستم‌های بینایی تعبیه‌شده (Embedded Vision Systems)

سیستم‌های بینایی تعبیه‌شده دستگاه‌های کوچک و خودبسنده‌ای هستند که فناوری بینایی ماشین را در یک بسته واحد ترکیب می‌کنند. این سیستم‌ها به دلیل سهولت در یکپارچه‌سازی و قابلیت سفارشی‌سازی برای برآورده کردن نیازهای خاص هر کاربرد، در اتوماسیون صنعتی محبوبیت بیشتری پیدا می‌کنند.

شرکت Basler AG یک پایانه خودکار خروج از فروشگاه با نرم‌افزار هوش مصنوعی توسعه داده است که یک تجربه خرید روان و کارآمد را ارائه می‌دهد. این پایانه که از کیت سخت‌افزاری Embedded Vision Basler و نرم‌افزار بینایی تعبیه‌شده مبتنی بر هوش مصنوعی تشکیل شده است، از فناوری پیشرفته بینایی برای ثبت تصاویر باکیفیت از اقلام برای شناسایی و طبقه‌بندی دقیق محصولات استفاده می‌کند. این راه‌حل نوآورانه فرآیند خروج از فروشگاه را سرعت می‌بخشد و خطاهای انسانی و هزینه‌های نیروی کار را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، این سیستم می‌تواند داده‌های ارزشمندی در مورد رفتار مصرف‌کننده جمع‌آوری کند و به خرده‌فروشان در بهینه‌سازی مدیریت موجودی و ارائه محصولات کمک کند. در نتیجه، این راه‌حل خروج با هوش مصنوعی، محیط خرده‌فروشی ساده‌تر و مشتری‌مدار را تقویت می‌کند.

نظارت و کنترل از راه دور

شیوع بیماری همه‌گیر کووید-۱۹ روند نظارت و کنترل از راه دور در اتوماسیون صنعتی را تسریع بخشید. از سیستم‌های بینایی ماشین برای فعال کردن نظارت و کنترل از راه دور فرآیندهای صنعتی، کاهش نیاز به پرسنل در محل و بهبود بهره‌وری عملیاتی استفاده می‌شود.

شرکت Infinity Robotics LLC، یکپارچه‌ساز سیستم‌های رباتیک، برای تسریع پشتیبانی مشتری، یک سیستم نظارت و بازیابی از راه دور ربات را اتخاذ کرده است. نظارت از راه دور به جای متن و ایمیل که می‌تواند منجر به سوءتفاهم و تشدید مشکل شود، امکان ارزیابی مستقیم موقعیت‌ها را فراهم می‌کند. در نتیجه، زمان حل مشکلات از نیم ساعت یا بیشتر به کمتر از ده دقیقه کاهش یافته است که باعث صرفه‌جویی در زمان و هزینه مشتریان می‌شود.

سخن پایانی

فناوری بینایی ماشین به سرعت در حال پیشرفت است و به عنصری حیاتی در اتوماسیون صنعتی تبدیل می‌شود. روندها و کاربردهای هیجان‌انگیز مانند استفاده از فناوری 5G، تصویربرداری فراطبیفی و ترکیب هوش مصنوعی و رایانش ابری، تکامل و پذیرش بینایی ماشین در صنعت را پیش می‌برد. با تلاش شرکت‌ها برای ارتقای بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و افزایش کیفیت محصول، فناوری بینایی ماشین به عنوان ابزاری ضروری برای دستیابی به این اهداف همچنان باقی خواهد ماند.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد پیشرفت‌های فناوری بینایی ماشین و نحوه پیاده‌سازی آن، می‌توانید وبینار رایگان و آموزنده‌ای با عنوان «پیشرفت در طبقه‌بندی و شناسایی با بینایی ماشین: سه‌بعدی، یادگیری عمیق و موارد دیگر» را تماشا کنید که در آن در مورد چگونگی قابل اعتمادتر شدن و آسان‌تر شدن این وظایف در موارد خاص بحث می‌شود.

هایک ربات(بیناپردازان هوشمند سپاهان) ارائه دهنده دوربین های هوشمند و دوربین های صنعتی شرکت هایک ربات چین در ایران

منبع:

INDUSTRIAL AUTOMATION: HOW IT WORKS, TYPES, AND BENEFITS