機(jī)器視覺與AI的整合推動工業(yè)優(yōu)化與自動化

NEXCOM 子公司 NexCOBOT 提供了一套將人工智能 (AI) 與機(jī)器視覺整合并采用全新 Intel 視覺加速器設(shè)計產(chǎn)品的彈性模塊化機(jī)器人解決方案。這套解決方案集結(jié)了人工智能的判斷力、機(jī)器人的行動力與機(jī)器視覺的洞察力，為制造和工業(yè)實作帶來全新層次的精確化與優(yōu)化。

挑戰(zhàn)

在各種不同的產(chǎn)業(yè)中，將制造流程優(yōu)化的關(guān)鍵就是提高自動化。不過，傳統(tǒng)的機(jī)器視覺有一些限制。一般而言，傳統(tǒng)的機(jī)器視覺只能根據(jù)固定的規(guī)則執(zhí)行瑕疵偵測和分類，并只能在特定的環(huán)境下運作。舉例來說，如果照明發(fā)生變化或是出現(xiàn)灰塵或油脂等部分障礙物，就可能會對精確度和質(zhì)量造成負(fù)面影響。導(dǎo)入 AI 架構(gòu)可讓機(jī)器人更有彈性、提升對環(huán)境條件改變的免疫力，并且能夠自由地處理各種檢測工作。機(jī)器人自動化流程可透過視覺系統(tǒng)升級，處理更復(fù)雜的工作。雖然現(xiàn)代化AI的優(yōu)點顯而易見，不過要將這類功能整合到傳統(tǒng)的機(jī)器視覺流程可能會相當(dāng)困難。

由于產(chǎn)業(yè)對工業(yè)機(jī)器人的需求不斷增加，對于完整的機(jī)器人解決方案組件要求也相對越來越高。不過，這些組件可能會因廠商和客戶需求而異，因此難以提供標(biāo)準(zhǔn)化的智能機(jī)器人解決方案。

解決方案

機(jī)器人與機(jī)器解決方案的未來就是建立一個可讓裝置、機(jī)器、機(jī)器人和傳感器能夠相互通訊的生產(chǎn)環(huán)境。NexCOBOT 將 AI 導(dǎo)向的視覺功能整合到機(jī)器人上，讓質(zhì)量和精確度比傳統(tǒng)的機(jī)器視覺更出色，同時為工業(yè)運作帶來全新層次的彈性。在最近的試驗中，NexCOBOT 展示了兩部具備 AI 視覺的機(jī)器人執(zhí)行汽車LED組裝的過程。這個小體積、高度混合的制造范例需要更高層級的客制化和彈性。LED 模塊的樣式、色彩、形狀和配置經(jīng)常變更。

在這個展示中，一部機(jī)器人會轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤以變更 LED 模塊的位置，然后使用 AI 視覺來拍攝轉(zhuǎn)盤的照片并將正確的模塊和色彩分類，除了取得分類信息，更進(jìn)一步透過機(jī)器視覺技術(shù)準(zhǔn)確取得LED模塊的位置及角度信息。機(jī)器人會根據(jù) AI 數(shù)據(jù)拿取模塊、接上電源并執(zhí)行測試，同時備妥生產(chǎn)線，而在傳統(tǒng)的組裝線下，選擇色彩、樣式和 LED 模塊的工作則皆是落在操作人員身上。AI 視覺即使環(huán)境條件很差及/或不斷改變，仍能成功達(dá)到目標(biāo)和自動化來完全取代人力。

NexCOBOT 解決方案采用高效能 Intel 技術(shù)支持，包括 Intel Celeron 處理器和 Intel Core i7 處理器，并且使用 Intel 以太網(wǎng)絡(luò)控制卡來打造 EtherCAT 架構(gòu)的機(jī)器人控制系統(tǒng)。此外，這套解決方案還運用了 OpenVINO 工具組來實作 AI 推斷，并且運用 Intel Movidius VPU 進(jìn)行邊緣的計算機(jī)視覺加速，使得機(jī)器人控制與AI可以運行于單一機(jī)臺。

NexCOBOT 與許多提供成套式工業(yè)機(jī)器人的公司不同之處在于其提供的是一套開放式模塊化解決方案，讓使用者能夠開發(fā)最符合自身特定應(yīng)用需求的機(jī)器人控制系統(tǒng)。

·滿足高度混合、小體積制造的要求

·在多變的環(huán)境條件下提高精確度

·加速實現(xiàn)成效—不需每次使用皆設(shè)置相同的環(huán)境

·針對各種測試和不同的應(yīng)用使用標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序(SOP) 和模型

MiniBOT 用以決定 LED 樣式

·與使用者互動

·轉(zhuǎn)動LED模塊

AI 視覺 (OpenVINO)

·辨識正確色彩的 LED 模塊

·取得 LED 模塊的準(zhǔn)確位置、角度等信息

MiniBOT 7R 用以組裝 LED 模塊

·組裝 LED 模塊

·測試組裝結(jié)果

雙機(jī)器人示范實現(xiàn)了 LED 模塊組裝的快速自定義和自動化

運作方式

OpenVINO 工具組包含具有模型優(yōu)化工具和推斷引擎的 Intel 深度學(xué)習(xí)部署工具組，以及針對 OpenCV* 和 OpenVX* 優(yōu)化的計算機(jī)視覺鏈接庫和函數(shù)。這套完整工具組支持全系列的視覺解決方案，可加速計算機(jī)視覺工作負(fù)載、簡化深度學(xué)習(xí)部署而且在各種 Intel 平臺 (從裝置到云端) 上都能輕松進(jìn)行異質(zhì)執(zhí)行 (heterogeneous execution) 方式。

Intel Core 處理器和 OpenVINO 工具組適用于推斷加速，而 Intel Celeron 處理器則用于機(jī)器人控制系統(tǒng)中。OpenVINO 工具組的模型優(yōu)化工具可讓 AI 模型輕松地部署在 Intel 平臺上。

以 EtherCAT 通訊技術(shù)為基礎(chǔ)的 NexCOBOT 模塊化產(chǎn)品包含嵌入式運算主板、機(jī)器人控制器、教導(dǎo)器、EtherCAT I/OS 以及控制柜。NexCOBOT 的機(jī)器人控制軟件 NexGRC* 提供了機(jī)器人控制功能 (PTP、JOG、HOME、LINE、CIRCLE 等) 以及機(jī)器人操作用戶接口。這些機(jī)器人控制功能一律以動態(tài)鏈接庫 (DLL) API 的形式提供，讓客戶能夠針對其機(jī)器人系統(tǒng)自行開發(fā) GUI，或?qū)C(jī)器人控制功能與任何其他軟件整合。若要節(jié)省開發(fā)時間與人力，客戶可尋找 NexCOBOT 所提供的組件以納入復(fù)雜的機(jī)器人控制系統(tǒng)中。

·EtherCAT 通訊可輕松地擴(kuò)充系統(tǒng)的動作控制和 I/O (最多 32 個從屬)

·支持常用的機(jī)器人類型，包括 6/7 軸多關(guān)節(jié)型機(jī)器人、DELTA機(jī)器人或選擇順應(yīng)性裝配機(jī)械手臂 (SCARA)

·強(qiáng)大的公用程序可設(shè)定、測試及模擬機(jī)器人

·機(jī)器人控制 API 可開發(fā)自定義的 GUI 或?qū)C(jī)器人控制功能與其他軟件整合

與 Touch Cloud 的 AI 軟件整合之后，NexCOBOT 的機(jī)器人控制解決方案就可以搭配視覺解決方案來運用。Touch Cloud 帶來了圖像處理和數(shù)值分析領(lǐng)域的 AI 專業(yè)知識與經(jīng)驗。

此 AI 視覺系統(tǒng)會產(chǎn)生檢測結(jié)果和信息 (例如對象位置)，讓 NexCOBOT 系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行工具機(jī)器人的自動化流程。

制造業(yè)使用案例

由于每年有數(shù)千款模塊化產(chǎn)品進(jìn)入市場，因此 NexCOBOT 支持從模塊分類到瑕疵識別和檢測都包括在內(nèi)的各種機(jī)器人使用案例。操作人員甚至能使用人機(jī)接口 (HMI)，以數(shù)字方式與機(jī)器互動。智慧工廠可提供許多優(yōu)點，包括縮短操作人員工時，而且還能透過進(jìn)階資料分析所取得的見解，增加處理量、提高產(chǎn)量、提升效率并縮短停機(jī)時間。

NexCOBOT 智能機(jī)器解決方案不但能促進(jìn)制造流程的端對端鏈接，還能簡化生產(chǎn)線的架構(gòu)。

NexCOBOT 機(jī)器人解決方案整合了機(jī)器視覺與 AI 并采用高效能的 Intel 架構(gòu)

結(jié)論

NexCOBOT 解決方案會透過預(yù)先整合且預(yù)先驗證的機(jī)器人控制模塊，為現(xiàn)今的制造工廠和工業(yè) 4.0 執(zhí)行精確的機(jī)器人控制。NexCOBOT 與 Intel 將攜手為解決方案提供者和產(chǎn)業(yè)帶來全新層次的精確度與加速功能。