基于AI的機(jī)器視覺技術(shù)

用視覺的方式檢查成品部件是一個重要的生產(chǎn)步驟，要實(shí)現(xiàn)該環(huán)節(jié)的自動化，離不開工業(yè)圖像處理技術(shù)。一段時間以來，這項(xiàng)技術(shù)已逐漸在各行各業(yè)嶄露頭角。與此同時，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)器視覺技術(shù)）幫助生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)其過程鏈的網(wǎng)絡(luò)化、自動化和數(shù)字化。這項(xiàng)技術(shù)通過圖像采集設(shè)備（如攝像頭和傳感器）監(jiān)控生產(chǎn)過程，并借助集成的機(jī)器視覺技術(shù)軟件處理圖像數(shù)據(jù)。

工業(yè)圖像處理可以應(yīng)用于不同的場合和應(yīng)用領(lǐng)域，例如，在整個過程周期內(nèi)對產(chǎn)品和工件進(jìn)行識別。識別的對象既可以是光學(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。

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

位置確定?

此外，機(jī)器視覺技術(shù)還被用來確定部件和工件的位置，這有助于優(yōu)化整個加工過程。機(jī)器視覺技術(shù)的這一功能還可實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)過程的自動化，并提高搬運(yùn)過程的安全性。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。

這樣的機(jī)器人操作方法可以在所謂的“無序抓取”(Bin Picking) 應(yīng)用場合派上用場。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。

高速條件下的高識別率

與其他識別法相比，機(jī)器視覺技術(shù)具備幾大優(yōu)勢：例如，它可以在確保極高的速度和過程穩(wěn)定性的同時，實(shí)現(xiàn)恒穩(wěn)的識別率；此外，圖像處理的成本優(yōu)勢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)用于自動化過程和生產(chǎn)線質(zhì)量控制。

從基礎(chǔ)的存在性檢測機(jī)器，到零件檢查和測量設(shè)備，再到在三維空間內(nèi)精確校準(zhǔn)零件的系統(tǒng)，無一不是圖像處理技術(shù)大顯身手的舞臺。由于機(jī)器視覺技術(shù)在裝配線上的應(yīng)用調(diào)整起來較為簡單和靈活，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)器視覺軟件庫為此提供一系列必需的功能。

在汽車制造中的應(yīng)用

汽車制造是工業(yè)圖像處理的又一個應(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 對象識別和 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)過程的自動化程度。

?半導(dǎo)體生產(chǎn)中的“天眼”?

半導(dǎo)體行業(yè)也越來越多地依賴于這項(xiàng)技術(shù)。半導(dǎo)體繁復(fù)的生產(chǎn)過程由不下于 1000 道過程步驟組成。工業(yè)圖像處理可在例如質(zhì)量控制方面為此提供支持。晶片加工對速度和微米級別的精度提出了嚴(yán)苛的要求。在此使用機(jī)器視覺技術(shù)進(jìn)行對象識別 (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)度識別出對象位置，從而實(shí)現(xiàn)高精度對齊。機(jī)器視覺技術(shù)還常見于測量、OCR、文本識別和焊接質(zhì)量檢查等應(yīng)用。

其中檢查任務(wù)包括缺陷識別。缺陷例如有：位置不對、切割長度錯誤和接合時壓力錯誤。在這里，機(jī)器視覺技術(shù)可用于接觸位置（焊盤）和導(dǎo)線的提取并界定相關(guān)區(qū)域。接下來，系統(tǒng)會分析焊盤和導(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)帶來的全新機(jī)遇

過程鏈網(wǎng)絡(luò)化所面臨的一系列挑戰(zhàn)持續(xù)不斷地推動著機(jī)器視覺系統(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新的水平，甚至還可以開辟出全新的機(jī)器視覺應(yīng)用。

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

▎半導(dǎo)體生產(chǎn)對精度提出了極為嚴(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MVTec 的機(jī)器視覺軟件帶有預(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)練圖像來開發(fā)應(yīng)用程序。通過使用這些網(wǎng)絡(luò)，用戶可以訓(xùn)練自己的分類器以對新數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。提供足夠數(shù)量的圖像，訓(xùn)練過程會自動提取每個類別的特征。MVTec 機(jī)器視覺軟件將隨即分析這些圖像并自動了解哪些特征可用于識別給定的類別。

?提高生產(chǎn)率?

在不同的應(yīng)用場合和行業(yè)，機(jī)器視覺技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)價值創(chuàng)造鏈的自動化，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、自動化光學(xué)檢測系統(tǒng)、質(zhì)量控制、計量、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，通過使用3D 視覺、深度學(xué)習(xí)和嵌入式視覺等現(xiàn)代技術(shù)，實(shí)現(xiàn)新的自動化解決方案。

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。該公司在中國昆山設(shè)立了子公司，以更好地服務(wù)中國市場。

審核編輯：劉清