基于AI的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)

用視覺(jué)的方式檢查成品部件是一個(gè)重要的生產(chǎn)步驟，要實(shí)現(xiàn)該環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，離不開(kāi)工業(yè)圖像處理技術(shù)。一段時(shí)間以來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)已逐漸在各行各業(yè)嶄露頭角。與此同時(shí)，它的應(yīng)用范圍也在AI的助力下迅速擴(kuò)展。

工業(yè)圖像處理（機(jī)器視覺(jué)技術(shù)）幫助生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)其過(guò)程鏈的網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化和數(shù)字化。這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)圖像采集設(shè)備（如攝像頭和傳感器）監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程，并借助集成的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)軟件處理圖像數(shù)據(jù)。

工業(yè)圖像處理可以應(yīng)用于不同的場(chǎng)合和應(yīng)用領(lǐng)域，例如，在整個(gè)過(guò)程周期內(nèi)對(duì)產(chǎn)品和工件進(jìn)行識(shí)別。識(shí)別的對(duì)象既可以是光學(xué)上可感知的、單純的外部特征，也可以是印上去的字母數(shù)字組合。

在識(shí)別印上去的字母數(shù)字組合時(shí)，會(huì)用到光學(xué)字符識(shí)別法 (OCR)。

位置確定?

此外，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)還被用來(lái)確定部件和工件的位置，這有助于優(yōu)化整個(gè)加工過(guò)程。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的這一功能還可實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)過(guò)程的自動(dòng)化，并提高搬運(yùn)過(guò)程的安全性。這是因?yàn)?，該技術(shù)例如可以讓機(jī)器人精確知悉特定對(duì)象的所處位置，從而相應(yīng)地執(zhí)行機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)。

這樣的機(jī)器人操作方法可以在所謂的“無(wú)序抓取”(Bin Picking) 應(yīng)用場(chǎng)合派上用場(chǎng)。另外，圖像處理讓人與協(xié)作機(jī)器人 (Cobot) 之間的協(xié)作和交互更加高效和安全。同樣值得一提的是，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)還可被用于質(zhì)量保障工作，例如查明產(chǎn)品缺陷。

高速條件下的高識(shí)別率

與其他識(shí)別法相比，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)具備幾大優(yōu)勢(shì)：例如，它可以在確保極高的速度和過(guò)程穩(wěn)定性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)恒穩(wěn)的識(shí)別率；此外，圖像處理的成本優(yōu)勢(shì)往往也深受客戶青睞。

因此，集成有圖像處理功能的機(jī)器在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化過(guò)程和生產(chǎn)線質(zhì)量控制。

從基礎(chǔ)的存在性檢測(cè)機(jī)器，到零件檢查和測(cè)量設(shè)備，再到在三維空間內(nèi)精確校準(zhǔn)零件的系統(tǒng)，無(wú)一不是圖像處理技術(shù)大顯身手的舞臺(tái)。由于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在裝配線上的應(yīng)用調(diào)整起來(lái)較為簡(jiǎn)單和靈活，因此可以經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)用于不同的產(chǎn)品線，包括小批量產(chǎn)品線。機(jī)器視覺(jué)軟件庫(kù)為此提供一系列必需的功能。

在汽車(chē)制造中的應(yīng)用

汽車(chē)制造是工業(yè)圖像處理的又一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。例如，制造商可以借助機(jī)器人與攝像頭之間的精確校準(zhǔn)、2D /3D 對(duì)象識(shí)別和 3D 空間內(nèi)的位置確定、檢查功能以及追溯功能提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度。

?半導(dǎo)體生產(chǎn)中的“天眼”?

半導(dǎo)體行業(yè)也越來(lái)越多地依賴于這項(xiàng)技術(shù)。半導(dǎo)體繁復(fù)的生產(chǎn)過(guò)程由不下于 1000 道過(guò)程步驟組成。工業(yè)圖像處理可在例如質(zhì)量控制方面為此提供支持。晶片加工對(duì)速度和微米級(jí)別的精度提出了嚴(yán)苛的要求。在此使用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)進(jìn)行對(duì)象識(shí)別 (Matching) 是特別有利的。

半導(dǎo)體生產(chǎn)中的很多技術(shù)和應(yīng)用都與工業(yè)圖像處理有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系。畢竟，半導(dǎo)體生產(chǎn)的核心技術(shù)就是各種匹配法。工業(yè)圖像處理能夠在圖像中以高達(dá) 1/20像素的精準(zhǔn)度識(shí)別出對(duì)象位置，從而實(shí)現(xiàn)高精度對(duì)齊。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)還常見(jiàn)于測(cè)量、OCR、文本識(shí)別和焊接質(zhì)量檢查等應(yīng)用。

其中檢查任務(wù)包括缺陷識(shí)別。缺陷例如有：位置不對(duì)、切割長(zhǎng)度錯(cuò)誤和接合時(shí)壓力錯(cuò)誤。在這里，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可用于接觸位置（焊盤(pán)）和導(dǎo)線的提取并界定相關(guān)區(qū)域。接下來(lái)，系統(tǒng)會(huì)分析焊盤(pán)和導(dǎo)線區(qū)域的定向和重疊，以確保正確的接合。

深度學(xué)習(xí)帶來(lái)的全新機(jī)遇

過(guò)程鏈網(wǎng)絡(luò)化所面臨的一系列挑戰(zhàn)持續(xù)不斷地推動(dòng)著機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。這其中就包括了人工智能 ( AI ) 的整合，特別是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，C N N）的深度學(xué)習(xí)。

借助深度學(xué)習(xí)，不僅可以將傳統(tǒng)的基于規(guī)則的工業(yè)圖像處理方法提升到一個(gè)新的水平，甚至還可以開(kāi)辟出全新的機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用。

例如在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，深度學(xué)習(xí)能實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物的質(zhì)量檢驗(yàn)。通過(guò)對(duì)象識(shí)別，無(wú)論農(nóng)作物具有如何復(fù)雜和多樣化的形態(tài)，都能夠被可靠地識(shí)別出來(lái)。在此基礎(chǔ)上，可以得出新的耕作措施。

▎半導(dǎo)體生產(chǎn)對(duì)精度提出了極為嚴(yán)苛的要求。在本例中：就電子器件與芯片之間的接觸進(jìn)行質(zhì)量檢查。

德國(guó)MVTec 的機(jī)器視覺(jué)軟件帶有預(yù)訓(xùn)練的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以使用較少數(shù)量的訓(xùn)練圖像來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。通過(guò)使用這些網(wǎng)絡(luò)，用戶可以訓(xùn)練自己的分類器以對(duì)新數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。提供足夠數(shù)量的圖像，訓(xùn)練過(guò)程會(huì)自動(dòng)提取每個(gè)類別的特征。MVTec 機(jī)器視覺(jué)軟件將隨即分析這些圖像并自動(dòng)了解哪些特征可用于識(shí)別給定的類別。

?提高生產(chǎn)率?

在不同的應(yīng)用場(chǎng)合和行業(yè)，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)價(jià)值創(chuàng)造鏈的自動(dòng)化，進(jìn)而提高生產(chǎn)率。這項(xiàng)技術(shù)尤其讓質(zhì)量保障工作受益匪淺，因?yàn)樗軌驅(qū)a(chǎn)品質(zhì)量始終維持在高水平。

?全套工具箱解決方案?

MVTec Software GmbH 是一家全球領(lǐng)先的機(jī)器視覺(jué)軟件制造商，歷經(jīng)30 年的打磨，其產(chǎn)品 HALCON 和M E R L I C 可用于所有要求苛刻的成像領(lǐng)域，如半導(dǎo)體行業(yè)、表面檢測(cè)、自動(dòng)化光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)、質(zhì)量控制、計(jì)量、醫(yī)學(xué)或監(jiān)控。尤其是，MV T e c 的軟件可以在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，通過(guò)使用3D 視覺(jué)、深度學(xué)習(xí)和嵌入式視覺(jué)等現(xiàn)代技術(shù)，實(shí)現(xiàn)新的自動(dòng)化解決方案。

從咨詢、研究、原型到集成產(chǎn)品皆有涵蓋。其軟件解決方案可以基于標(biāo)準(zhǔn) P C 或嵌入式硬件（例如，基于Arm 的系統(tǒng)）。此外，MVTec 的團(tuán)隊(duì)在處理不同類型的圖像方面具有出色的背景，包括 3D、紅外、高光譜和 X射線圖像。該公司在中國(guó)昆山設(shè)立了子公司，以更好地服務(wù)中國(guó)市場(chǎng)。

審核編輯：劉清